Een combinatie van telescopen legt verborgen stervorming in het vroege heelal bloot
Sterrenstelsels in het vroege heelal bevatten meer stof en verborgen stervorming dan gedacht. Dat blijkt uit het promotieonderzoek van Ivana van Leeuwen, die data van verschillende telescopen combineerde om een completer beeld te krijgen.
Astronomen meten stervorming in sterrenstelsels vaak met ultraviolet licht, dat afkomstig is van jonge sterren. Maar dat geeft geen volledig beeld, legt Van Leeuwen uit: ‘Als er stof in een sterrenstelsel zit, wordt dat licht geabsorbeerd. Dan lijkt het alsof er minder sterren worden gevormd dan daadwerkelijk het geval is.’
Om dat probleem te omzeilen, combineerde ze ultravioletmetingen met infraroodwaarnemingen van de ALMA-telescoop. ‘Stof absorbeert ultraviolet licht, maar zendt het weer uit in het infrarood. Door die twee golflengtes te combineren, kun je beter bepalen wat er echt gebeurt.’
‘Het idee dat we zo ver terug in de tijd kunnen kijken, blijft bijzonder.’
Een blik op het jonge heelal
Van Leeuwen had altijd al een breed scala aan interesses – van het oude Egypte tot natuurkunde. Uiteindelijk kwam ze naar Leiden voor een studie sterrenkunde en bleef er voor haar promotie.
Haar onderzoek richt zich op sterrenstelsels op extreem grote afstand. Omdat hun licht er miljarden jaren over doet om de aarde te bereiken, geven ze een blik op het vroege heelal. ‘Je kijkt eigenlijk terug in de tijd en ziet hoe sterrenstelsels vormen’, legt ze uit. Maar juist die verre sterrenstelsels zijn lastig te bestuderen. Doordat ze zo ver van ons verwijderd zijn, lijken ze erg zwak en bevinden ze zich op de grens van wat telescopen kunnen waarnemen.
Een rijkdom aan informatie in de archieven
Voor haar onderzoek gebruikte Van Leeuwen vooral bestaande data uit archieven van verschillende telescopen – van de ALMA-telescoop, maar ook van de Hubble- en James Webb-ruimtetelescopen. ‘Soms zit er in een dataset meer informatie dan waar die oorspronkelijk voor bedoeld was’, aldus de promovenda. Af en toe leverde dat onverwachte inzichten op. In sommige datasets bleken nog niet eerder opgemerkte sterrenstelsels te zitten.
Een deel van haar promotie bestond uit het ontwikkelen van nieuwe analysemethoden. Dat was uitdagend, vertelt ze: ‘Je hebt dan geen referentiekader, geen wetenschappelijke artikelen met een stappenplan dat je kunt volgen. Dat kost in het begin meer tijd, maar het is ook heel leerzaam.’
Meer stoffige sterrenstelsels dan verwacht
Uit het onderzoek blijkt dat een deel van de sterrenvorming verborgen blijft achter stof. Opvallend genoeg komt dat ook voor in het vroege heelal, waar juist minder stof werd verwacht. ‘Deze sterrenstelsels zijn jong en hebben minder tijd gehad om stof te vormen’, vertelt Van Leeuwen. ‘Toch zien we dat er al best veel stof aanwezig kan zijn.’
Dat resultaat roept nieuwe vragen op over hoe snel stof geproduceerd kan worden in een sterrenstelsel en hoe sterrenstelsels zich ontwikkelen. ‘We vinden meer stoffige sterrenstelsels dan we vooraf hadden gedacht.’
Van de verste sterrenstelsels naar dichterbij huis
Na haar promotie ging Van Leeuwen bij het KNMI aan de slag als ruimteweer-specialist. Daar onderzoekt ze de invloed van zonneactiviteit op de aarde. ‘Ik wilde graag iets doen met een directere link naar de samenleving’, zegt ze. ‘Ik programmeer nog steeds veel, maar er zit bijvoorbeeld ook een stuk beleid bij.’
Toch blijft haar fascinatie voor het heelal een drijfveer. ‘Het idee dat we zo ver terug in de tijd kunnen kijken, blijft bijzonder. En dat er dan nog steeds verrassingen uitkomen, maakt het onderzoek alleen maar interessanter.’
Promotors: Rychard Bouwens en Jacqueline Hodge. Van Leeuwen verdedigt haar thesis 'Hidden star formation in the early Universe' op 9 april.
Headerfoto: De ALMA-telescoop in Chili met op de achtergrond de Melkweg. Stof blokkeert het licht en veroorzaakt donkere vlekken, vergelijkbaar met de sterrenstelsels die Van Leeuwen onderzocht.