De eerste sterren: een computerdroom over het begin van alles

Weet je wat me echt koude rillingen gaf? Wetenschappers proberen de allereerste sterren van het universum te recreëren. De sterren die het licht aandeden na miljarden jaren totale duisternis. Hoe vet is dat?

Onderzoekers van de University of Bath werken samen met collega's uit Parijs en Chicago aan supergedetailleerde computersimulaties. Ze noemen het MEGATRON. Nee, niet naar die Transformers-robot — al dacht ik dat eerst wel even. Deze simulaties proberen een van de basisvragen van de astronomie te beantwoorden: hoe kwamen we van letterlijk niets naar alles om ons heen?

Twee sleutels tot het verleden

Wat me het meest fascineerde: wetenschappers hebben twee totaal verschillende manieren om het vroege universum te bestuderen, en allebei zijn ze briljant.

De James Webb Space Telescope laat ons rechtstreeks naar sterrenstelsels kijken van toen het universum nog een baby was — amper 100 tot 200 miljoen jaar oud. In kosmische termen is dat echt peuterleeftijd.

Maar de andere aanpak is bijna poëtisch slim. Oude sterren in onze eigen Melkweg werken als tijdcapsules. Toen deze oude sterren miljarden jaren geleden stierven, lieten ze chemische vingerafdrukken achter in hun samenstelling. Door die afdrukken te bestuderen, kunnen wetenschappers eigenlijk het dagboek lezen van de eerste sterrengeneraties. Het is alsof je fossielen vindt van de eerste levensvormen van het universum — en dat is eerlijk gezegd een van de mooiste beschrijvingen in de wetenschap die ik ooit heb gelezen.

Wat MEGATRON doet

De MEGATRON-simulaties volgen een jong sterrenstelsel terwijl het groeit. Ze tracken hoe gas beweegt, hoe sterrenlicht door de ruimte reist, en hoe verschillende chemische elementen zich opbouwen door de tijd heen.

Ze beginnen met perfect schoon gas — zonder zware elementen, precies zoals de omstandigheden net na de oerknal. Vanaf daar volgen ze de hele reis: sterformatie, supernova's, en hoe nieuw gecreëerde elementen zich verspreiden naar latere generaties.

Waarom dit zo belangrijk is

Het team ontdekte iets cools over simpelere modellen. Die missen misschien cruciale fysica. Door straling en chemische processen op extrem hoge resolutie te simuleren, pakt MEGATRON structuren in het gas die minder gedetailleerde methoden gewoon niet kunnen zien.

Dr. Martin Rey van de University of Bath verwoordde het perfect: "De James Webb Space Telescope geeft ons een directe blik op de kosmische babytijd, terwijl sterrenarcheologie ons de relikwieën van die vroegste tijden bestuderen in onze eigen galactische buurt. MEGATRON vormt een fysieke brug tussen de twee."

Laat dat even bezinken.

letterlijk: onszelf begrijpen

De koolstof in je botten, de zuurstof die je nu inademt, het ijzer in je bloed — allemaal gecreëerd binnenin sterren. Om te begrijpen waar deze elementen vandaan komen, moeten we begrijpen hoe de eerste sterren ontstonden en hun omgeving verrijkten. Dit is geen abstracte wetenschap. Dit is letterlijk onze eigen oorsprong begrijpen, op atomair niveau.

Hoeveel rekenkracht?

Het project draaide 40 miljoen processor-uren op de Britse nationale supercomputers. Voor de context: dat is een haast onvoorstelbare hoeveelheid rekenkracht. Het geeft maar aan hoe complex deze simulaties zijn.

En nu?

Terwijl JWST blijft nieuwe informatie onthullen over vroege sterrenstelsels, en sterrenonderzoeken steeds gedetailleerdere metingen doen van oude sterren, plant het team om MEGATRON te blijven verfijnen.

We leven in een ongelofelijke tijd. Verschillende benaderingen om het universum te bestuderen komen eindelijk samen om één coherent verhaal te vertellen. Een verhaal dat 13,8 miljard jaar geleden begon met een knal, en dat uiteindelijk leidde tot jou — terwijl je deze woorden leest.

Wat een kosmisch perspectief, hè?

Bron: ScienceDaily