Instrumenten als de James Webb Space Telescope (JWST) stellen wetenschappers in staat om verder terug te kijken in de kosmische geschiedenis dan ooit tevoren. Zo kunnen ze extreem verre objecten onderzoeken, zoals sterrenstelsels die in de eerste paar honderd miljoen jaar van het heelal zijn ontstaan. Astronomen hebben onlangs een intensieve observatiecampagne uitgevoerd van het sterrenstelsel JADES-GS-z14-0, het verste sterrenstelsel ooit gekend, en daarbij iets nog verbazingwekkender ontdekt: sporen van zuurstof.
Dit sterrenstelsel ligt zo ver van de aarde dat het 13,4 miljard jaar duurde voordat het licht ervan ons bereikte. Dit betekent dat we een afbeelding van JADES-GS-z14-0 zien die 300 miljoen jaar na de oerknal is gemaakt. Voor zo'n jong sterrenstelsel in de beginfase van het heelal verwachtten wetenschappers veel waterstof en helium aan te treffen, omdat dit elementen zijn die ook in vroege sterrenstelsels voorkomen. Met behulp van de ALMA (Atacama Large Millimeter Array) telescoop op aarde ontdekten ze echter ook zuurstof, een element dat pas zou zijn ontstaan toen het sterrenstelsel veel ouder was.
Sander Schouws, onderzoeker bij de Sterrewacht Leiden, zei:
Uit waarnemingen blijkt dat dit sterrenstelsel zich zeer snel heeft gevormd en ook veel sneller is gegroeid dan oorspronkelijk werd voorspeld.
Sinds James Webb vroege sterrenstelsels begon te observeren, begonnen wetenschappers te vermoeden dat hun modellen van het vroege heelal onjuist of op zijn minst onvolledig waren. Het lijkt erop dat het vroege heelal veel levendiger en helderder was dan voorspeld. Sterrenstelsels vormden en groeiden sneller dan verwacht. Wetenschappers weten nog steeds niet waarom.

Deze resultaten zijn verrassend omdat ze een nieuw perspectief bieden op de vroegste stadia van de evolutie van sterrenstelsels. Bewijs dat er in het vroege heelal al een sterrenstelsel bestond, roept vragen op over wanneer en hoe sterrenstelsels ontstaan.
Zuurstof werd gedetecteerd met behulp van een spectroscopietechniek, waarbij licht van verre objecten wordt opgesplitst in verschillende golflengtes om te bepalen welke golflengtes zijn geabsorbeerd. Door naar deze absorptielijnen te zoeken, kunnen wetenschappers ontdekken waaruit het verre object bestaat. In dit geval vonden twee onafhankelijke onderzoeksteams allebei tekenen van zuurstof in de Melkweg tijdens het analyseren van gegevens van ALMA, een radiotelescoop met 66 schotels die in Chili actief is.
De bevindingen van ALMA helpen ook de enorme afstand van de aarde tot JADES-GS-z14-0 te bevestigen. Hoewel dit sterrenstelsel oorspronkelijk werd ontdekt door de James Webb-ruimtetelescoop, hielp ALMA bij het bevestigen en nauwkeurig meten van de enorme afstand. Dit toont de uitstekende combinatie van ALMA en JWST aan bij het blootleggen van de vorming en evolutie van vroege sterrenstelsels.
Het onderzoek wordt gepubliceerd in een artikel in het tijdschrift Astronomy & Astrophysics en in The Astrophysical Journal.