Wetenschappers verwachten veel vreemde dingen tegen te komen in de donkere loopgraven van het universum: orkanen van donkere materie, schreeuwende schedelnevels en kannibaalstelsels die elkaar langzaam verslinden, zijn allemaal par voor de koers in onze bizarre kosmos.
Een ding dat sterrenkijkers doorgaans niet verwachten te vinden, is onontwikkeld onroerend goed.
Onlangs, voor de derde keer ooit, hebben astronomen van de W.M. Keck Observatory op de slapende Mauna Kea-vulkaan in Hawaï denkt dat ze een enorme, interstellaire gaswolk hebben aangewezen die gedurende miljarden jaren van de ontwikkeling van het universum onaangetast lijkt te zijn gebleven. Volgens een aanstaande studie in het tijdschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society vertoont de wolk - gelabeld LLS1723 - geen zichtbare sporen van elementen die zwaarder zijn dan waterstof, het lichtste bekende element en het eerste waarvan wordt aangenomen dat het het universum doordringt vlak na de Oerknal.
'Overal waar we kijken, wordt het gas in het universum vervuild door afval van zware elementen van exploderende sterren', zegt hoofdonderzoeksauteur Fred Robert, een Ph.D. student aan de Swinburne University of Technology in Australië, zei in een verklaring. "Maar deze specifieke wolk lijkt ongerept, zelfs 1,5 miljard jaar na de oerknal niet verontreinigd door sterren."
De eerste sterren van het universum zijn gevormd uit alleen waterstof en helium; Elk ander element op het periodiek systeem komt van fusiereacties in sterren en verspreidt zich de ruimte in wanneer die sterren exploderen als supernovae. Waarom een enkele, gasachtige wolk onbelast moet lijken door zwaardere elementen die bijna overal in het universum te zien zijn, blijft een mysterie. Maar voor Robert en zijn collega's is de 'meest overtuigende' verklaring dat de wolk een zeldzame tijdcapsule is van de vroegste minuten van het universum, bewaard in een tijd voordat oude waterstof- en heliumatomen de eerste sterren van het universum en later de rest van het heelal vormden. de elementen in het periodiek systeem die we vandaag kennen.
Op jacht naar de leegste ruimtes
De ontdekking van het team markeert alleen de derde wolk van kosmisch gas waarvan wordt aangenomen dat het volledig onbezoedeld is door sterrenstof (dat wil zeggen elk element zwaarder dan helium).
De eerste twee van deze gasachtige mysteries werden in 2011 ontdekt door astronoom Michele Fumagalli en collega's, die ook de bergtoptelescoop van het Keck Observatory gebruikten. Volgens het daaropvolgende artikel van dat team (gepubliceerd in 2011 in het tijdschrift Science) zijn de twee wolken mogelijk het resultaat van de vreemde en inconsistente manieren waarop metaal door de interstellaire ruimte stroomt, en 'zou het slechts het topje van de ijsberg' kunnen zijn van een veel grotere populatie onbezoedelde ruimte tussen de sterrenstelsels.
Robert en zijn collega's waren geïntrigeerd door de vondsten en begonnen al snel aan een missie om het universum systematisch te onderzoeken op tekenen van ongerepte waterstofwolken. Met behulp van de optische telescoop van de Keck-sterrenwacht (naar verluidt een van de krachtigste ter wereld), richtte het team zich op quasars - intens heldere objecten die zich vormen wanneer stof- en gasdeeltjes met bijna lichte snelheid in superzware zwarte gaten worden gezogen. Het team koos 10 bekende quasars waarvan eerder was aangetoond dat ze zich verschuilen achter stofarme stofwolken, zoals die welke Fumagalli en zijn collega's in 2011 hadden geïdentificeerd.
Met behulp van deze quasars als kosmische achtergrondverlichting om de gasachtige schaduwen voor hen te verlichten, bestudeerden de onderzoekers de precieze golflengten van het licht dat door elke doelwolk wordt uitgezonden. Ze ontdekten dat slechts één wolk (onze vriend, LLS1723) geen zichtbare sporen van andere elementen dan waterstof vertoonde.
"Blijkbaar zijn metaalvrije wolken zoals LLS1723 mogelijk volledig ongerepte, intergalactische gasoverlevende overblijfselen van het vroege universum die nooit ... vervuild zijn door stellair puin", concludeerden de auteurs in hun onderzoek.
Het succes van het team bewijst verder dat de kosmos mogelijk vol zit met metaalvrije ruimtes die de eerste momenten van het universum weerspiegelen - en nu hebben toekomstige onderzoekers een bewezen systeem voor het jagen en identificeren ervan.
Die zoektocht is misschien wel de moeite waard. Om te begrijpen hoe wolken zoals LLS1723 mogelijk zo lang onbezoedeld door zware metalen hebben kunnen overleven, is volgens Robert en zijn collega's een vraag die verdere studie van de nabijgelegen kosmische buurt van de wolk vereist. Het vinden en bestuderen van andere zuivere waterstofpercelen in de ruimte zou ook nieuwe informatie kunnen onthullen over hoe de allereerste sterren van het universum gevormd zijn uit een metaalvrije omgeving. Paradoxaal genoeg is dit een verhaal dat wetenschappers alleen kunnen voltooien door heel veel niets te vinden.
