Stel je voor dat je een appeltaart probeert te bakken, maar je hebt geen bloem, geen suiker en geen boter. Klinkt onmogelijk, toch? Toch ontdekken astronomen dat het vroege universum precies dat deed: het bakte complexe deeltjes onder de meest extreme, ‘arme’ omstandigheden. We dachten altijd dat er zware elementen nodig waren om de fundamenten van planeten te leggen, maar recente data van de James Webb-telescoop gooit dat idee compleet overhoop.
Dit is cruciaal voor ons begrip van ons eigen bestaan. Want als de bouwstenen van planeten veel eerder en onder minder gunstige omstandigheden ontstonden dan gedacht, betekent dit dat het heelal veel sneller ‘bewoonbaar’ werd dan we aannamen. We kijken niet langer naar een theoretisch model, maar naar een bijna perfecte blauwdruk van de kosmos kort na de oerknal.
Sextans A: Een tijdscapsule van 4 miljoen lichtjaar
Om te begrijpen hoe dit kon, moeten we naar een vergeten hoekje van de kosmos: het dwergstelsel Sextans A. Dit stelsel bevindt zich op ongeveer vier miljoen lichtjaar afstand en is een soort kosmische kluis. Het bevat slechts 3% tot 7% van de ‘metalen’ (alles wat zwaarder is dan waterstof en helium) die onze eigen zon bevat.
Wetenschappers gingen ervan uit dat zo’n arm stelsel nauwelijks in staat was om sterrenstof te produceren. De zwaartekracht is er simpelweg te zwak om zwaardere elementen vast te houden. Maar de James Webb Space Telescope (JWST) liet zien dat we het fout hadden.
Het verrassende ijzercontinent
Onderzoekers analyseerden de ster(ren) in de Asymptotische Reuzentak (AGB-sterren) van Sextans A. Normaal gesproken produceren dit soort sterren bij lage metaliciteit bijna geen stof. Theoretisch gezien zouden ze stoffilters moeten zijn die weinig afgeven.
Wat de JWST ontdekte was echter ongekend. Eén ster produceerde stofkorrels die bijna volledig uit puur ijzer bestonden. Dit is een fenomeen dat we nooit eerder hadden waargenomen bij deze lage concentraties aan zware elementen. Het is alsof je in een woestijn olijfolie vindt in plaats van zand.
Dit ijzerstof is anders dan wat we vandaag in onze Melkweg zien. Deze vroege ijzerkorrels absorberen licht zeer efficiënt, wat helpt te verklaren waarom we verre, vroege sterrenstelsels zien die verrassend veel stof lijken te bevatten.
De ‘recepten’ van de oerkosmos
Astronoom Martha Boyer vergeleek de chemische omgeving van Sextans A treffend: "Het is alsof je probeert koekjes te bakken in een keuken zonder bloem, suiker of boter." Het universum leek de basiscomponenten voor complexe chemie te missen.
Maar de sterren waren vindingrijk. Ze vonden een compleet andere ‘receptuur’. Het gebrek aan silicium en magnesium, dat normaal gesproken de basis is voor veel stof, werd omzeild door de directe vorming van siliciumcarbide en puur ijzer.
- Wat ontbrak: Silicium, magnesium, zuurstof – de gebruikelijke ingrediënten.
- Wat ze vonden: Vorming van ijzermonokristallen in plaats van silikaten (wat nu overheerst).
- Het voordeel: Deze ijzerkorrels waren de essentiële zaden voor de eerste planeetstructuren.
Verborgen koolstofmoleculen in het stof
Een tweede studie bracht nóg een verrassing aan het licht. JWST detecteerde Polycyclische Aromatische Koolwaterstoffen (PAK’s) – complexe koolstofmoleculen – in kleine, dichte gaszakken binnen Sextans A. Dit was de eerste keer dat PAK’s werden gevonden in een stelsel met zo’n lage metaliciteit.
Dit is belangrijk nieuws voor iedereen die zich weleens afvraagt waar de organische chemie vandaan komt. Het suggereert dat, **zelfs als de ruimte er kaal uitziet en de zware elementen ontbreken, er kleine, beschermde ‘eilandjes’ van dicht gas zijn waar complexe koolstofstructuren kunnen ontstaan en overleven**.
Praktische implicatie: De geschiedenis herschrijven
Wat betekenen deze bevindingen voor ons als we naar de sterren kijken? Als je nu door een hobby-telescoop of zelfs maar op een heldere nacht kijkt, besef dan dat de sterren die je ziet hun elementaire bouwstenen veel eersten hebben verkregen dan we dachten.
De volgende keer dat je in Nederland op een heldere avond de Melkweg observeert, onthoud dan: De planeten rondom onze zon, inclusief de aarde, zijn grotendeels gefabriceerd met materialen die door deze 'primitieve' sterren in de eerste paar miljard jaar na de oerknal zijn gecreëerd. Het universum was veel creatiever met zijn ‘ingrediënten’ dan onze modellen van nu.
Deze ontdekkingen tonen aan dat sterren in staat waren de basiscomponenten van planeten te vormen lang voordat er structuren waren zoals onze Melkweg. Het primitieve universum was simpelweg inventiever dan we ooit voor mogelijk hielden.
Welke andere ‘onmogelijke’ chemische processen zouden we nog over het hoofd zien in de verre uithoeken van de kosmos?
