Webb toont minder zware sterrenstelsels in het vroege heelal dan gedacht

Credit: NASA, ESA, CSA, STScI

Met de superscherpe infrarode ‘ogen’ van de Webb ruimtetelescoop kijken sterrenkundigen naar de sterrenstelsels in het vroege heelal, stelsels waarvan het licht door de uitdijing van het heelal naar het infrarode deel van het spectrum is geschoven. Toen de eerste beelden daarvan zomer vorig jaar ons bereikten was het nieuws vooral dat Webb sterrenstelsel had gevonden in dat vroege heelal (< 1 miljard jaar na de oerknal) die zwaar waren, te zwaar vergeleken met de voorspellingen op basis van het vigerende ΛCDM heelalmodel. En dus kwamen er direct vragen of dat model (dat uitgaat van het bestaan van donkere energie Λ en donkere koude materie CDM) nog wel klopt of dat er wellicht iets aan ontbreekt. Maar recente analyses van de waarnemingen met Webb laten zien dat het wel meevalt met die zware stelsels, dat het vroege heelal helemaal niet werd overbevolkt met te zware stelsels.

Waarnemingen aan vroege stelsels door Hubble (boven) en Webb (onder). Credit: Roan Haggar using data from Hubble and JWST

Om afstanden te meten in het geval van zeer ver verwijderde sterrenstelsels gebruiken de sterrenkundigen de gegevens van ‘breaks’ in het spectrum: men kijkt dan naar neutraal waterstof in het spectrum, dat op twee plekken een scherpe daling kan hebben als gevolg van absorptie, eentje bij 91,2 nm (Lyman Break) en eentje bij 364,5 nm (Balmer Break). Sterrenstelsels die beide breaks vertonen in hun spectrum worden ‘double-break galaxies’ genoemd en veel van de surveys die Webb deed waren gericht op het waarnemen van dat soort stelsels, bij roodverschuivingen van z∼7 (toen het heelal zo’n miljard jaar oud was). En dat leverde het beeld op dat er veel zware stelsels waren, stelsels die zwaar genoeg waren om met hun energie zorg te dragen voor het ontstaan van die twee breaks in het spectrum. Maar klopt dat beeld wel? Is er niet sprake van een vertekening, omdat je zo ver weg kijkt in het heelal dat alleen de zwaarste sterrenstelsels te zien zijn en juist de kleinere stelsels (letterlijk) buiten beeld blijven?

Recente analyse gemaakt in het kader van de CAnadian NIRISS Unbiased Cluster Survey (CANUCS), waarbij ook van de Webb gegevens gebruik is gemaakt, laat zien dat er inderdaad sprake is van een vertekening. Bij die Canadese survey keken ze vooral naar kleine sterrenstelsels in het vroege heelal, stelsels die alleen zichtbaar waren dankzij zwaartekrachtlenzen van stelsels en clusters tussen ons en die kleine stelsels in. In de gegevens troffen ze 19 double-break galaxies aan, maar ook veel kleinere stelsels zonder die dubbele breaks. Zo kon men de vergelijking maken tussen de groep van zware double-break galaxies en de kleinere stelsels. Uitkomst was dat de methode om te kijken naar de dubbele breaks inderdaad een vertekening kan geven in het voordeel van zware sterrenstelsels en dat de kleinere stelsels onderbelicht blijven. Meer waarnemingen met Webb moeten die vertekening uit de wereld helpen.

Meer informatie vind je in het vakartikel van Guillaume Desprez et al, ΛCDM not dead yet: massive high-z Balmer break galaxies are less common than previously reported, arXiv (2023).

Bron: Phys.org.

Gerelateerde Astroblogs:

Zware sterrenstelsels in vroege heelal toch in overeenstemming met het ΛCDM model Die te zware sterrenstelsels in het heelal die Webb zag zijn mogelijk nóg veel zwaarder!