Persbericht

Zuurstof ontdekt in verst bekende sterrenstelsel

20 maart 2025

Twee verschillende teams van astronomen hebben zuurstof ontdekt in het verst bekende sterrenstelsel, JADES-GS-z14-0. De ontdekking, die in twee afzonderlijke studies wordt gemeld, was mogelijke dankzij de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), waarin de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) partner is. Deze baanbrekende ontdekking zet astronomen aan het denken over hoe snel sterrenstelsels in het vroege heelal zijn ontstaan.

JADES-GS-z14-0 werd vorig jaar ontdekt en is het verste bevestigde sterrenstelsel dat ooit is waargenomen. Zijn licht heeft er 13,4 miljard jaar over gedaan om ons te bereiken, wat betekent dat we het zien zoals het was toen het heelal nog geen 300 miljoen jaar oud was – ongeveer twee procent van zijn huidige leeftijd. De nieuwe detectie van zuurstof met  ALMA, een astronomische interferometer in de Chileense Atacama-woestijn, wijst erop dat het sterrenstelsel in chemisch opzicht veel verder ontwikkeld is dan verwacht.

‘Het is alsof je een puber aantreft op een plek waar je alleen baby’s zou verwachten,’ zegt Sander Schouws, promovendus aan de Sterrewacht Leiden en hoofdauteur van het door Nederlandsers geleide onderzoek, dat nu is geaccepteerd voor publicatie in The Astrophysical Journal. ‘De resultaten laten zien dat het sterrenstelsel zich heel snel heeft gevormd en ook snel volwassen wordt, wat bijdraagt aan het toenemende vermoeden dat de vorming van sterrenstelsels veel sneller gaat dan verwacht.’

Sterrenstelsels beginnen hun leven meestal als verzamelingen van jonge sterren die voornamelijk bestaan uit lichte elementen zoals waterstof en helium. In de loop van hun bestaan produceren deze sterren zwaardere elementen, zoals zuurstof, die na hu dood over hun moederstelsel worden verspreid. Astronomen dachten dat het heelal bij een leeftijd van 300 miljoen jaar nog te jong was om sterrenstelsels te hebben die veel zware elementen bevatten. Uit de twee ALMA-studies blijkt echter dat JADES-GS-z14-0 ongeveer tien keer zoveel zware elementen bevat dan verwacht.

‘Ik stond versteld van de onverwachte resultaten, omdat ze een nieuwe kijk gaven op de eerste ontwikkelingsfase van sterrenstelsels’, zegt Stefano Carniani van de Scuola Normale Superiore in Pisa, Italië, en hoofdauteur van het tweede artikel dat nu is geaccepteerd voor publicatie in Astronomy & Astrophysics.’ ‘Het bewijs dat een sterrenstelsel al volwassen is kan zijn in het jonge heelal roept vragen op over wanneer en hoe sterrenstelsels zijn ontstaan.’

De detectie van zuurstof heeft astronomen ook in staat gesteld om hun afstandsmetingen van JADES-GS-z14-0 veel nauwkeuriger te maken. ‘De ALMA-detectie biedt een buitengewoon nauwkeurige meting van de afstand van het sterrenstelsel, met een onzekerheid van slechts 0,005 procent. Dit precisieniveau – vergelijkbaar met een meetnauwkeurigheid van vijf centimeter over een afstand van een kilometer – helpt ons om ons begrip van de eigenschappen van verre sterrenstelsels te verfijnen,’ voegt Eleonora Parlanti, promovendus aan de Scuola Normale Superiore van Pisa en medeauteur van het onderzoek in Astronomy & Astrophysics [1] daar aan toe.

‘Hoewel het sterrenstelsel oorspronkelijk met de Webb-ruimtetelescoop is ontdekt, was ALMA nodig om de enorme afstand van het stelsel te bevestigen en nauwkeurig te bepalen,’ [2] zegt universitair hoofddocent Rychard Bouwens, lid van het team van de Sterrewacht Leiden. ‘Dit onderstreept de verbluffende synergie tussen ALMA en Webb bij het onderzoek naar de vorming en evolutie van de eerste sterrenstelsels.’

Gergö Popping, ESO-astronoom bij het Europese ALMA Regional Centre die niet betrokken was bij het onderzoek, zegt: ‘Ik was echt verrast door deze duidelijke detectie van zuurstof in JADES-GS-z14-0. Het suggereert dat sterrenstelsels zich na de oerknal sneller hebben kunnen vormen dan werd gedacht. Dit resultaat laat de belangrijke rol zien die ALMA speelt bij het ontrafelen van de omstandigheden waaronder de eerste sterrenstelsels in ons heelal zijn ontstaan.’

Noten

[1] Bij de bepaling van de afstanden van extreem verre objecten maken astronomen gebruik van de zogeheten kosmologische roodverschuiving. Eerdere metingen gaven aan dat de roodverschuiving van het sterrenstelsel JADES-GS-z-14-0 tussen ongeveer 14,12 en 14,4 lag. Met hun zuurstofdetecties hebben beide teams dit nu teruggebracht tot een roodverschuiving van ongeveer 14,18.

[2] De James Webb Space Telescope is een gezamenlijk project van NASA, de European Space Agency (ESA) en de Canadian Space Agency (CSA).

Meer informatie

De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in twee artikelen die in Astronomy & Astrophysics (https://aanda.org/10.1051/0004-6361/202452451) en de Astrophysical Journal verschijnen.

De onderzoeksteams bestaan uit:

Italiaanse leiding: (artikel in Astronomy & Astrophysics): Stefano Carniani (Scuola Normale Superiore, Pisa, Italië [SNS]), Francesco D’Eugenio (Kavli Institute for Cosmology, University of Cambridge, Cambridge, VK [CAM-KIC]; Cavendish Laboratory, University of Cambridge, Cambridge, VK [CAM-CavL] en INAF – Osservatorio Astronomico di Brera, Milano, Italië), Xihan Ji (CAM-KIC en CAM-CavL), Eleonora Parlanti (SNS), Jan Scholtz (CAM-KIC and CAM-CavL), Fengwu Sun (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, Cambridge, VS [CfA]), Giacomo Venturi (SNS), Tom J. L. C. Bakx (Department of Space, Earth, & Environment, Chalmers University of Technology, Gothenburg, Zweden), Mirko Curti (European Southern Observatory, Garching bei München, Duitsland), Roberto Maiolino (CAM-KIC, CAM-CavL and Department of Physics and Astronomy, University College London, Londen, VK [UCL]), Sandro Tacchella (CAM-KIC en CAM-CavL), Jorge A. Zavala (National Astronomical Observatory of Japan, Tokyo, Japan), Kevin Hainline (Steward Observatory, University of Arizona, Tucson, VS [UArizona-SO]), Joris Witstok (Cosmic Dawn Center, Kopenhagen, Denemarken [DAWN] en CAM-CavL), Benjamin D. Johnson [CfA], Stacey Alberts [UArizona-SO], Andrew J. Bunker (Department of Physics, University of Oxford, Oxford, UK [Oxford]), Stéphane Charlot (Sorbonne Université, CNRS, Institut d’Astrophysique de Paris, Paris, Frankrijk), Daniel J. Eisenstein (CfA), Jakob M. Helton (UArizona-SO), Peter Jakobsen (DAWN and Niels Bohr Institute, University of Copenhagen, Copenhagen, Denemarken), Nimisha Kumari (Space Telescope Science Institute, Baltimore, VS), Brant Robertson (Department of Astronomy and Astrophysics University of California, Santa Cruz, VS), Aayush Saxena (Oxford en UCL), Hannah Übler (CAM-KIC en CAM-CavL), Christina C. Williams (NSF NOIRLab, Tucson, VS), Christopher N. A. Willmer (UArizona-SO) enChris Willott (NRC Herzberg, Victoria, Canada).

Nederlandse leiding: (artikel in The Astrophysical Journal): Sander Schouws (Sterrewacht Leiden, Universiteit Leiden [Leiden]), Rychard J. Bouwens (Leiden), Katherine Ormerod (Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University, Liverpool, VK [LJMU]), Renske Smit (LJMU), Hiddo Algera (Hiroshima Astrophysical Science Center, Hiroshima University, Hiroshima, Japan and National Astronomical Observatory of Japan, Tokyo, Japan), Laura Sommovigo (Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute, New York, VS), Jacqueline Hodge (Leiden), Andrea Ferrara (Scuola Normale Superiore, Pisa, Italië), Pascal A. Oesch (Département d’Astronomie, Université de Genève, Versoix, Zwitserland; Cosmic Dawn Center, Kopenhagen, Denemarken enNiels Bohr Institute, Universiteit van  Kopenhagen, Kopenhagen, Denemarken), Lucie E. Rowland (Leiden), Ivana van Leeuwen (Leiden), Mauro Stefanon (Leiden), Thomas Herard-Demanche (Leiden), Yoshinobu Fudamoto (Center for Frontier Science, Chiba University, Chiba, Japan), Huub Rottgering (Leiden) en Paul van der Werf (Leiden).

De Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), een internationale astronomische faciliteit, is een samenwerkingsverband van ESO, de Amerikaanse National Science Foundation (NSF) en de National Institutes of Natural Sciences (NINS) van Japan, in samenwerking met de Republiek Chili. ALMA wordt gefinancierd door ESO (namens haar lidstaten), door de NSF in samenwerking met de National Research Council of Canada (NRC) en de National Science and Technology Council (NSTC) in Taiwan, en door NINS in samenwerking met de Academia Sinica (AS) in Taiwan en het Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI). De bouw en het beheer van ALMA worden geleid door ESO (namens haar lidstaten); door het National Radio Astronomy Observatory (NRAO), dat namens Noord-Amerika wordt bestuurd door de Associated Universities, Inc. (AUI), en namens Oost-Azië door het National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). De overkoepelende leiding en het toezicht op bouw, ingebruikname en beheer van ALMA is in handen van het Joint ALMA Observatory (JAO).

De Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) stelt wetenschappers van over de hele wereld in staat om de geheimen van het heelal te ontdekken, ten bate van iedereen. Wij ontwerpen, bouwen en exploiteren observatoria van wereldklasse die door astronomen worden gebruikt om spannende vragen te beantwoorden en de fascinatie voor astronomie te verspreiden, en bevorderen internationale samenwerking op het gebied van de astronomie. ESO, in 1962 opgericht als intergouvernementele organisatie, wordt inmiddels gedragen door 16 lidstaten (België, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Ierland, Italië, Nederland, Oostenrijk, Polen, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland) en door het gastland Chili, met Australië als strategische partner. Het hoofdkwartier van de ESO en haar bezoekerscentrum en planetarium, de ESO Supernova, zijn gevestigd nabij München in Duitsland, maar onze telescopen staan opgesteld in de Chileense Atacama-woestijn – een prachtige plek met unieke omstandigheden voor het doen van hemelwaarnemingen. ESO exploiteert drie waarnemingslocaties: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staan ESO’s Very Large Telescope en Very Large Telescope Interferometer, evenals surveytelescopen zoals VISTA. Ook zal ESO op Paranal de Cherenkov Telescope Array South huisvesten en exploiteren – ’s werelds grootste en gevoeligste observatorium van gammastraling. Samen met internationale partners beheert ESO APEX en ALMA op Chajnantor, twee faciliteiten die de hemel waarnemen in het millimeter- en submillimetergebied. Op Cerro Armazones, nabij Paranal, bouwen wij ‘het grootste oog ter wereld’ – ESO’s Extremely Large Telescope. Vanuit onze kantoren in Santiago, Chili, ondersteunen wij onze activiteiten in het gastland en werken wij samen met Chileense partners en de Chileense samenleving.

Links

•          Onderzoeksartikel (Carniani et al.)

•          Onderzoeksartikel (Schouws et al.)

•          Foto’s van ALMA 

•          Voor journalisten: meld u aan om onze berichten onder embargo in uw eigen taal te ontvangenen meld u aan om deel te nemen aan ESO's (deels bekostigde) strategische mediabezoek 2025 (NIEUW)

•          Voor wetenschappers: heb je een verhaal? Promoot je onderzoek

•          Donkerste en helderste lucht ter wereld in gevaar door industrieel megaproject

Contact

Stefano Carniani
Scuola Normale Superiore
Pisa, Italy
Tel: +39 050 509156
E-mail: stefano.carniani@sns.it

Sander Schouws
Leiden University
Leiden, The Netherlands
E-mail: sanderschouws@gmail.com

Eleonora Parlanti
Scuola Normale Superiore
Pisa, Italy
E-mail: eleonora.parlanti@sns.it

Rychard Bouwens
Leiden Observatory, University of Leiden
Leiden, The Netherlands
Tel: +31 71 527 8456
E-mail: bouwens@strw.leidenuniv.nl

Jacqueline Hodge
Leiden Observatory, University of Leiden
Leiden, The Netherlands
Tel: +31 71 527 8450
E-mail: hodge@strw.leidenuniv.nl

Gergö Popping
European ALMA Regional Centre, European Southern Observatory
Tel: +49 89 3200 6247
E-mail: gpopping@eso.org

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6670
Mob: +49 151 241 664 00
E-mail: press@eso.org

Rodrigo Alvarez (press contact België)
ESO Science Outreach Network en Planetarium, Royal Observatory of Belgium
Tel: +32-2-474 70 50
E-mail: eson-belgië@eso.org

Connect with ESO on social media