19 oktober 2017

Nabij dwergstelsel is kosmische tijdcapsule

Leo P

Vorig jaar hebben astronomen een nabij sterrenstelsel ontdekt dat weinig sterren bevat, maar wel veel waterstof en heliumgas. Astronomen denken dat de allereerste sterrenstelsels er ongeveer zo uitgezien hebben. Vandaar dat het nieuwe stelsel, dat door het leven gaat als Leo P, een soort van kosmische tijdcapsule is.

Niet alleen kan Leo P ons inzichten verschaffen in de eerste sterrenstelsels, maar ook in de oerknal – of eigenlijk, in de eerste paar minuten na de oerknal. Tijdens de oerknal is waterstofgas gevormd, dat niet lang daarna is gaan fuseren tot helium. Na vijf minuten was het heelal echter te veel afgekoeld, waarbij het fusieproces gestopt is. Vanaf dat moment bevatte het heelal slechts twee elementen.

De verhouding tussen waterstof en helium kan ons helpen de processen tijdens de oerknal beter te begrijpen. Helaas is op de meeste plaatsen het aanwezige gas “vervuild” met allerlei elementen. Dat is immers wat sterren doen: waterstof omzetten in helium en helium omzetten in van alles en nog wat. Dat is maar goed ook, anders zouden wij er niet zijn geweest. Maar voor wetenschappers die het jonge heelal bestuderen, is dit behoorlijk irritant.

Toen arriveerde Leo P op het toneel: een mini-sterrenstelsel dat weinig sterren bevat, maar wel veel gas. Dit gas is dus weinig “vervuild” en wordt geacht een oersamenstelling te hebben. Het blijkt dat de verhouding tussen waterstof en helium in dit gas 12 op 1 is en da’s precies wat onze modellen voorspeld hebben. Leo P is ontdekt in 2013 en is een onregelmatig dwergstelsel. Leo P is slechts 4000 lichtjaar lang en da’s slechts vier procent de omvang van de Melkweg. Het stelsel staat op een afstand van 5,7 miljoen lichtjaar, in de richting van het sterrenbeeld Leeuw (Leo). Het stelsel maakt waarschijnlijk deel uit van de Lokale Groep.

Aan de hand van z’n eigenschappen denken astronomen dat Leo P sinds z’n ontstaan nooit is verstoord door een ander stelsel. In tegenstelling tot de meeste ministelsels (in het lokale universum)1, maakt Leo P nog altijd nieuwe sterren. Dat doet-ie in een superrustig tempo: iedere miljoen jaar worden er enkele tientallen geboren – de Melkweg produceert er, ter vergelijking, een paar per jaar.

Bron: Phys.org

Noten
  1. ministelsels in het jonge universum maakten in een supersnel tempo nieuwe sterren aan. De meeste van deze stelsels hebben later de bouwstenen gevormd van stelsels zoals de Melkweg. Sommige stelsels hebben (schijnbaar) echter sinds hun ontstaan in een voortdurende slakkengang nieuwe sterren gemaakt. []

Reacties

  1. EnceladusEnceladus zegt:

    Even een vraag waaruit voor de echte kenners hier misschien wel zal blijken dat ik niet meer dan een zeer geïnteresseerde leek ben. Maar ik stel ‘m lekker toch!

    Je schrijft dat na 5 minuten het heelal slechts uit twee elementen bestond. Alle andere elementen zijn dus pas in de loop van de tijd ontstaan.
    Betekent dit dat er – in theorie – nog steeds nieuwe elementen zouden kunnen ontstaan? En dan bedoel ik niet volgend jaar, maar over pakweg miljoenen of miljarden jaren? En zo ja, is er op basis van de reeds bestaande elementen een voorspelling te doen over ‘het volgende element’ en wanneer dat zou kunnen ontstaan?

    groet,
    Gert (Enceladus)

    • Olaf van KootenOlaf van Kooten zegt:

      Sterren kunnen geen elementen voorbij ijzer maken, en supernovae kunnen (als het goed is) geen elementen zwaarder dan uranium maken. Alle elementen zwaarder dan dat kunnen alleen kunstmatig geproduceerd worden en niet op natuurlijke wijze.

      • EnceladusEnceladus zegt:

        Dank voor je snelle reactie. Je schrijft “als het goed is”. Bestaat daar nog onzekerheid over?

        En wanneer deed zich de eerste supernova voor die uranium wegblies?
        In zekere zin zou je dat moment als ‘de volwassenwording’ van het heelal kunnen bestempelen.

        En nog een vraag: is het aantal elementen dat kunstmatig gemaakt kan worden in theorie oneindig?

        groet,
        Gert (Enceladus)

        • Olaf van KootenOlaf van Kooten zegt:

          Die “als het goed is” was een “ik weet het niet precies”, de heren natuurvorsers weten dat ongetwijfeld wel. In tegenstelling tot elementen tot ijzer, die geschiedkundig een opeenvolging, een hierarchie, vormen, is dat bij zwaardere elementen geenszins het geval. Bij supernova’s worden alle soorten atoomkernen dusdanig met neutronen gebombardeerd, dat zich allerlei zware elementen vormen, ongeacht de samenstelling van de oorspronkelijke ster. Dit proces wordt neutronenvangst genoemd, oftewel het r-proces.

          https://en.wikipedia.org/wiki/R-process

  2. MoniqueMonique zegt:

    @ Gert – Op jouw vraag of het aantal elementen dat kunstmatig gemaakt kan worden in theorie oneindig is?
    Jaren terug zocht ik iets over element 117 en 115 (bestond het nou wél of niet). Nu kwam ik het volgende tegen:

    Twee stukjes uit onderstaande link:

    Binnen twee jaar werden ook elementen 111 en 112 in de Duitse deeltjesversneller aangetoond. De Russen en Amerikanen zaten ook niet stil en kwamen binnen nog eens vier jaar met aanwijzingen op de proppen voor elementen 118, 116, 114 en isotopen van de eerder gemelde elementen 112, 110,108 en 106. Omdat het steeds gaat om indirect bewijs van zeer kortstondig levende elementen is er nogal eens discussie over het realiteitsgehalte van de meldingen. Zo moesten de Amerikanen hun in 1999 gedane claim op element 118 intrekken.

    Ondertussen gaat de zoektocht nog steeds voort naar de ontbrekende elementen 117, 115 en 113 en naar de nog zwaardere exemplaren 119 en 120. Al deze zeer zware elementen zijn tamelijk instabiel. In het gunstigste geval hebben ze halfwaardetijden van enkele minuten en ze zullen dan ook nooit buiten de high tech laboratoria kunnen voorkomen. Toch denken wetenschappers dat er onder de ‘superzware’ elementen met atoomnummers in de reeks 122-153 ultrastabiele exemplaren zullen voorkomen met halfwaardetijden van miljarden jaren. Deze reeks van ‘superactiniden’ wordt daarom in het periodiek systeem wel het ‘eiland van stabiliteit’ genoemd in een ‘zee van instabiliteit’. Voorbereidingen voor experimenten om dergelijke zware jongens te fabriceren zijn in volle gang.

    http://www.kennislink.nl/publicaties/element-110-nu-officieel-darmstadtium

    Oneindig of niet :O ?

    • EnceladusEnceladus zegt:

      Dankjewel Monique! Zeer interessant. Enig idee waarom men verwacht dat de ‘superanctiniden’ wél stabiel zullen zijn? En zouden die dan toch in het heelal voor moeten komen?

      Of (mogelijkerwijs zeg ik iets heel geks) is het heelal daar nog niet oud genoeg voor? Als na de eerste vijf minuten er slechts twee elementen bestonden, dan nam de vorming van de volgende elementen dus meer tijd in beslag. Zou het dan zo kunnen zijn dat ‘superactiniden’ (leuk woord voor Scrabble overigens!) pas na miljaren en nog eens mijlarden jaren kunnen ontstaan?

      groet,
      Gert (Enceladus)

      • MoniqueMonique zegt:

        Elke superactinide is één van de 32 ‘hypothetische’ chemische elementen van atoomnummer 121 (unbiunium ) tot 153 ( unpenttrium )
        http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/98/Periodic_table_%28polyatomic%29.svg

        Periodiek systeem van de elementen
        De elementen die in de natuur voorkomen of kunstmatig zijn gemaakt, kunnen worden gerangschikt tot een ‘periodiek systeem’. Periodiek wil zeggen dat zich een bepaald regelmaat voordoet. Atoomkernen worden omringd door één of meer schillen waarin zich negatief geladen elektronen bewegen. De opbouw en rangschikking van die elektronenstructuur herhaalt zich bij opklimmend atoomgetal. Daardoor kunnen elementen worden ingedeeld in kolommen met sterk gelijkende chemische eigenschappen. Alle elementen met een atoomgetal groter dan 83 (bismuth) vertonen radioactief verval. Dit verval vindt plaats door de uitstoting van heliumkernen (alfadeeltjes) of elektronen (bètadeeltjes). Het radioactief verval gaat door totdat een stabiel element overblijft. Zo vervalt plutonium net zo lang totdat alleen nog stabiel lood over is.

        Zeer zware elementen zijn uitermate instabiel. Element 114 vormt een uitzondering omdat het in dezelfde kolom als lood ligt en enkele eigenschappen daarvan gemeen heeft. Verwacht wordt dat er ook zeer stabiele superzware elementen bestaan met vervaltijden van miljarden jaren. Natuurkundigen vermoeden dat ze behoren tot de nog hypothetische groep van ‘superactiniden’, ofwel de elementen 121-153. De zoektocht naar deze elementen, die misschien wel zeer bijzondere eigenschappen hebben, is in volle gang.

        Hier zal je het mee moeten doen Gert 😉 Vraag het me over 10 jaar nog maar eens :-S

        • EnceladusEnceladus zegt:

          Hoi Monique,

          Ik vond ondertussen op internet nog meer informatie. Ik stuur je dadelijk even een mailtje, want die info gaat voor een aanzienlijk deel verder dan het onderwerp hier.

          groet,
          Gert (Enceladus)

          • Olaf van KootenOlaf van Kooten zegt:

            Post het gerust hier hoor Gert, ik ben wel benieuwd 😉

          • EnceladusEnceladus zegt:

            Hoi Olaf,

            Dank voor de uitnodiging, maar toch maar niet. Het ging om een link van ‘grenswetenschap’. Ik vind het interessant om te volgen wat men daar zoal schrijft, maar ik wil graag mijn bijdrage leveren aan een serieus imago voor Astroblogs en dus niet als een bron voor minder wetenschappelijke beweringen.
            Ik wil jou de betreffende link natuurlijk met alle plezier ook mailen.

            groet,
            Gert (Enceladus)

Laat wat van je horen

*