credit: NASA, ESA, S. Larsen (Radboud University, the Netherlands)
Dankzij de Hubble ruimtetelescoop zijn een aantal van de meest mysterieuze kosmische bewoners in het heelal nóg raadselachtiger geworden dan ze al waren. Nieuwe waarnemingen van bolvormige sterrenhopen – kortweg bolhopen – in een klein sterrenstelsel laat zien dat ze vergelijkbaar zijn met de bolhopen die in de Melkweg worden aangetroffen en dus moet ze op een soortgelijke manier zijn gevormd. Een van de toonaangevende theorieën over hoe bolhopen ontstaan voorspelt dat ze alleen gevonden moeten worden in de aanwezigheid van grote hoeveelheden oude sterren. Maar deze oude sterren, veel voorkomend in de Melkweg, zijn niet aanwezig in dit kleine sterrenstelsel. Zie daar het mysterie der bolhopen.Bolhopen zijn grote concentraties van sterren die rond de centra van sterrenstelsels draaien en ze vormen nog steeds een van de grootste kosmische mysteries. Ooit werd gedacht dat ze bestaan uit één enkele populatie van sterren, die zich allemaal tegelijk vormden. Onderzoek heeft echter aangetoond dat veel bolhopen van de Melkweg een veel complexere geschiedenis hebben en dat ze zijn opgebouwd uit ten minste twee verschillende populaties van sterren. Van deze populaties bestaat ongeveer de helft van de sterren uit een generatie normale sterren, die zich als eerste vormden, en de andere helft bestaat uit tweede generatie sterren, die zijn vervuild met verschillende chemische elementen. Deze vervuilde sterren bevatten tot 50 tot 100 maal meer stikstof dan de eerste generatie van sterren.
Fornax 3, één van de waargenomen bolhopen. credit: NASA, ESA, S. Larsen (Radboud University, the Netherlands)
Het aandeel van de vervuilde sterren in bolhopen van de Melkweg is veel hoger dan astronomen verwachten, wat suggereert dat een groot deel van de eerste generatie sterren ontbreekt. Een belangrijke verklaring hiervoor is dat de bolhopen ooit veel meer sterren bevatten, maar dat een groot deel van de eerste generatie sterren in het verleden ‘uitgeworpen of verbannen zijn’ uit de bolhopen.Deze verklaring blijkt te kloppen voor bolhopen in de Melkweg, waar de uitgestoten sterren zich gemakkelijk kunnen verbergen onder de vele gelijksoortige oude sterren in de uitgestrekte halo, die de Melkweg omgeeft Maar de nieuwe waarnemingen met Hubble, waarbij gekeken is naar bolhopen in een veel kleiner sterrenstelsel, trekken de theorie nu in twijfel. Astronomen gebruikten de Hubble Wide Field Camera 3 (WFC3) om vier bolhopen in het kleine nabijgelegen sterrenstelsel genaamd Fornax dwergstelsel waar te nemen (zie afbeelding hierboven en -onder).
“We wisten dat de bolhopen in de Melkweg complexer waren dan aanvankelijk werd gedacht en er zijn theorieën die uitleggen waarom. Maar om onze theorieën over hoe deze bolhopen ontstaan te testen hadden we waarnemingen nodig die laten zien wat er in andere omgevingen dan de Melkweg gebeurt“, zegt Sá¸ren Larsen van de Radboud Universiteit in Nijmegen, Nederland, hoofdauteur van het vakartikel. “Eerst wisten we niet of bolvormige sterrenhopen in kleinere sterrenstelsels meerdere generaties hadden, maar onze waarnemingen tonen duidelijk aan dat ze die hebben!“Nauwkeurige waarnemingen aan de vier bolhopen bij Fornax laten zien dat ook zij sterren uit de tweede vervuilde sterpopulatie bevatten. De vier bolhopen hebben niet alleen onderling dezelfde ontstaansgeschiedenis en evolutie, ze lijken ook sterk op de bolhopen in de Melkweg. De astronomen gebruikten de Hubble waarnemingen vooral om de hoeveelheid stikstof in sterren in de bolhopen te meten en daaruit kwam naar voren dat ongeveer de helft van de sterren in iedere bolhoop net zo vervuild is met stikstof als de sterren in de bolhopen in de Melkweg. Dit hoge aandeel van vervuilde tweede generatie sterren betekent dat de vorming van de bolhopen in Fornax door dezelfde theorie moet worden verklaard als welke gehanteerd wordt voor de bolhopen in de Melkweg.
De Hubble ruimtetelescoop. Credit: NASA.
Op basis van het aantal verontreinigde sterren zouden de bolhopen in het verleden tien keer groter moeten zijn geweest, voordat ze grote aantallen van de eerste generatie sterren eruit schopten en hun grootte verminderde. Maar het Fornax dwergstelsel telt, in tegenstelling tot de Melkweg, niet genoeg oude sterren om het enorme aantal sterren dat vermoedelijk werden verbannen uit de bolhopen te verklaren.
“Als deze verbannen sterren (‘kicked out stars’) er waren, zouden we ze zien – maar wij zien ze niet!” legt Frank Grundahl van de Aarhus University in Denemarken, co-auteur op het papier, uit. “Onze theorie die het ontstaan van bolhopen verklaart kan gewoon niet juist zijn. Fornax kan die uitgeworpen sterren nergens verbergen, dus het lijkt erop dat de bolhopen niet zo veel groter in het verleden waren.” Deze bevinding betekent dat een toonaangevende theorie over hoe deze gemengde generatie bolhopen vormden niet juist kan zijn en astronomen zullen daarom meer te weten moeten komen over hoe deze mysterieuze objecten in de Melkweg en verder weg precies ontstonden. Het nieuwe werk wordt gedetailleerd beschreven in een vandaag gepubliceerd artikel in The Astrophysical Journal. Bron: Hubble.
Speak Your Mind