Webb-telescoop en ‘Renaissance-simulatie’ onthullen het vroege universum

Onderzoekers hebben een model van het vroege heelal gemaakt dat beter aansluit bij observaties.

Onderzoekers hebben een nieuwe computersimulatie van het vroege heelal ontwikkeld, die nauw aansluit bij de waarnemingen van het heelal James Webb-ruimtetelescoop (JWST).

Eerste waarnemingen van JWST suggereerden dat er iets mis zou kunnen zijn met ons begrip van de vroege vorming van sterrenstelsels. De eerste sterrenstelsels die door de James Webb-ruimtetelescoop werden bestudeerd, leken helderder en massiever dan de theoretische verwachtingen.

Renaissance-simulatie

Interessante resultaten, onlangs gepubliceerd in Open Journal of AstrofysicaOnderzoekers van de Maynooth Universiteit in Ierland, met medewerkers van Georgia Tech, laten zien dat waarnemingen gedaan door de James Webb Space Telescope niet in tegenspraak zijn met theoretische voorspellingen. De zogenaamde ‘Renaissancesimulatie’ die het team gebruikt, is een reeks zeer geavanceerde computersimulaties van de vorming van sterrenstelsels in het vroege heelal.

Onderzoekers hebben een nieuwe computersimulatie van het vroege heelal ontwikkeld die nauw aansluit bij waarnemingen gedaan door de James Webb Space Telescope (JWST). Bron afbeelding: NASA, ESA, S. Beckwith (STScI) en het HUDF-team

De simulaties kunnen zeer kleine klonten donkere materie oplossen en deze klonten volgen terwijl ze coaguleren en zich ophopen in halo’s van donkere materie die vervolgens de soorten sterrenstelsels herbergen die we waarnemen. De simulaties kunnen ook de samenstelling modelleren van de eerste sterren die zich in ons universum vormen – sterren van groep III – waarvan wordt verwacht dat ze massiever en helderder zullen zijn dan de sterren van vandaag.

Consistentie met bestaande modellen

De door het MU-team gebruikte simulaties lieten zien dat deze sterrenstelsels passen in modellen die de fysica van kosmologische simulaties dicteren.

Sprekend over de resultaten zei hoofdauteur Joe M. McCaffrey, een promovendus bij de afdeling Theoretische Fysica van Maynooth: “We hebben aangetoond dat deze simulaties essentieel zijn voor het begrijpen van onze oorsprong in het universum. In de toekomst hopen we dat te kunnen doen.” gebruik dezelfde simulaties om de groei van massieve zwarte gaten in het begin van het universum te bestuderen.

De kracht van JWST

In zijn commentaar op het onderzoek en de toekomstige koers van zijn onderzoeksteam zei dr. John Regan, universitair hoofddocent bij de afdeling Theoretische Fysica van Maynooth: “De James Webb Ruimtetelescoop heeft een revolutie teweeggebracht in ons begrip van het vroege heelal. Door gebruik te maken van zijn ongelooflijke kracht kunnen we nu een glimp opvangen van het universum zoals het nog maar een paar honderd miljoen jaar geleden bestond de grote explosie – Het tijdstip waarop het heelal minder dan 1% van zijn huidige leeftijd had.

“Wat de James Webb-ruimtetelescoop ons laat zien, is dat het jonge universum barstte van de vorming van massieve sterren en een evoluerende populatie van massieve zwarte gaten. De volgende stappen zullen zijn om deze waarnemingen te gebruiken als leidraad voor onze theoretische modellen, iets dat tot voor kort was simpelweg onmogelijk.”

Referentie: “Geen jitter: JWST-sterrenstelsels op z>10 komen overeen met kosmologische simulaties” door Joe McCaffrey, Samantha Hardin, John H. Wise en John A. Regan, 27 september 2023, Open Journal of Astrofysica.
doi: 10.21105/astro.2304.13755