Astronomen hebben onverwacht heet gas ontdekt in een verre, zich ontwikkelende cluster van sterrenstelsels, slechts 1,4 miljard jaar na de oerknal. Deze ontdekking, gedaan met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), daagt bestaande modellen uit over hoe clusters van sterrenstelsels zich vormen en evolueren in het vroege heelal. De protocluster, genaamd SPT2349-56, bevindt zich op ongeveer 12,4 miljard lichtjaar afstand, wat betekent dat we hem waarnemen zoals hij bestond toen de kosmos nog maar een tiende van zijn huidige leeftijd had.
De onverwachte hitte
De waarnemingen onthullen een extreem verwarmde atmosfeer rond de kern van de cluster, die meerdere actief voedende superzware zwarte gaten bevat en meer dan 30 sterrenstelsels die intense stervorming ondergaan. Deze sterrenstelsels brengen sterren voort met een snelheid die tot 1000 keer sneller is dan onze Melkweg, allemaal verpakt in een ruimte die slechts drie keer zo groot is.
‘We hadden niet verwacht zo vroeg in de kosmische geschiedenis zo’n hete clusteratmosfeer te zien’, legt Dazhi Zhou, een Ph.D. kandidaat aan de Universiteit van British Columbia. Voordien gingen wetenschappers ervan uit dat vroege clusters van sterrenstelsels te jong waren om een volledig ontwikkelde hete, stabiele atmosfeer te hebben.
Thermisch Sunyaev-Zel’dovich-effect
De doorbraak kwam door het gebruik van het thermische Sunyaev-Zel’dovich (tSZ)-effect, een techniek die de zwakke schaduw detecteert die wordt geworpen door hete elektronen in clusters van sterrenstelsels tegen de nagloed van de oerknal – de kosmische microgolfachtergrond. Deze indirecte methode stelde astronomen in staat het hete gas in kaart te brengen zonder het rechtstreeks uitgezonden licht te hoeven observeren.
Implicaties voor clustervorming
De ontdekking suggereert dat massieve clusters zich sneller en gewelddadiger kunnen vormen dan eerder werd gedacht, waarbij krachtige uitbarstingen van superzware zwarte gaten enorme energie in het omringende gas injecteren. De studie suggereert dat deze energetische processen, gecombineerd met intense starburst-activiteit, het intraclustergas in jonge clusters snel kunnen oververhitten.
Deze oververhitting is waarschijnlijk een cruciale stap in de transformatie van deze vroege, koele clusters naar de uitgestrekte hete structuren die we vandaag de dag waarnemen. De huidige modellen van de evolutie van sterrenstelsels en clusters moeten mogelijk worden herzien om rekening te houden met dit versnelde opwarmingsproces.
Een nieuw laboratorium voor kosmische evolutie
SPT2349-56 biedt een unieke kans om de vroegste stadia van clustervorming te bestuderen. Het naast elkaar bestaan van snelle stervorming, energetische zwarte gaten en een oververhitte atmosfeer in zo’n jonge, compacte cluster is ongekend.
“SPT2349-56 is een heel vreemd en opwindend laboratorium”, benadrukt Zhou. “Er gaapt nog steeds een enorme observatiekloof tussen dit gewelddadige beginstadium en de rustigere clusters die we later zien.” Het in kaart brengen van hoe deze atmosferen in de loop van de tijd evolueren, zal een belangrijk aandachtspunt zijn voor toekomstig onderzoek.
De bevindingen, gepubliceerd in Nature op 5 januari 2026 (doi: 10.1038/s41586-025-09901-3), verleggen de grenzen van wat astronomen kunnen bestuderen in het vroege heelal en openen nieuwe vragen over de wisselwerking tussen superzware zwarte gaten, de vorming van sterrenstelsels en de evolutie van kosmische structuren. De vroegste directe detectie van heet clustergas ooit gerapporteerd dwingt wetenschappers om de volgorde en snelheid van de evolutie van sterrenstelsels te heroverwegen.
