13,5 miljard jaar geleden trok de kosmische mist op (en de Webb-telescoop heeft dat nu gezien)

Beeld: de rode cirkel duidt een sterrenstelsel aan dat slechts 330 miljoen jaar na de big bang bestond. Bron: ESA/Webb, NASA & CSA, JADES Collaboration, J. Witstok, P. Jakobsen, M. Zamani (ESA/Webb)

Het vroegste licht in het universum is dat van de kosmische achtergrondstraling, uitgezonden 380.000 jaar na de oerknal. Maar het eerste sterrenlicht liet veel langer op zich wachten: pas rond driehonderd miljoen jaar na de big bang gingen de lampen van het heelal aan. Daarom wordt die eerste periode in de geschiedenis van het heelal soms de kosmische duisternis genoemd – of wat omineuzer in het Engels: de kosmische dark ages.

Tijdens die alomvattende duisternis bestond het heelal voor een groot deel uit neutraal (dus niet elektrisch geladen) gas, voornamelijk waterstof. Het gas werkte als een soort mist: het hield licht tegen en maakte zo het universum ondoorzichtig. Pas met de vorming van de eerste sterren en sterrenstelsels, ongeveer driehonderd miljoen jaar na de big bang, kwam daar verandering in. Steeds meer gas raakte door het sterrenlicht geïoniseerd, waardoor het veel minder makkelijk licht en andere straling kon absorberen en dus tegenhouden. Rondom de sterren trok de kosmische mist dus op. Er vormden zich transparante ‘ionisatiebellen’, sferen waarin het gas grotendeels geïoniseerd was. Eindelijk kon ook licht van korte golflengten (zoals uv-straling) vrijelijk gaan reizen. Eerst binnen de bubbels waarin het was ontstaan, en naarmate die groeiden en met elkaar gingen overlappen, ongehinderd ver het heelal in.

De James Webb-telescoop heeft nu straling kunnen oppikken die tijdens de kosmische dageraad in zo’n ionisatiebubbel werd uitgezonden. Ze werd indertijd, 330 miljoen jaar na de big bang, als uv-licht geproduceerd, maar is door de uitzetting van het heelal tijdens de lange reis uitgerekt tot infraroodlicht. De straling is afkomstig van geëxciteerd waterstof en het moet zijn ontstaan in een ionisatiebubbel van meer dan een miljoen lichtjaar in doormeter. Centraal in die bubbel zou een heel vroeg sterrenstelsel hebben gelegen. Het gaat om het vroegste bewijs van de optrekkende kosmische mist.

Het duurde nog ettelijke honderden miljoenen jaren – ongeveer tot het heelal zijn één miljardste verjaardag vierde – totdat de kosmische mist volledig opgetrokken was.