22 augustus 2017

Astronomen ontdekken mechanisme waarmee nieuwe sterren kunnen ontstaan in normaal gesproken “dode” sterrenstelsels

UV-straling afkomstig van jonge sterrencluster in het sterrenstelsel MACSJ1931.

UV-straling afkomstig van jonge sterrenclusters in het reusachtige elliptische sterrenstelsel MACSJ1931.

Astronomen hebben een uniek proces ontdekt dat ervoor zorgt dat elliptische reuzenstelsels, de grootste sterrenstelsels in het universum, nog steeds sterren kunnen maken – lang nadat hun hoogtijdagen van stervorming voorbij zijn. Met behulp van de Hubble-ruimtetelescoop hebben astronomen namelijk heldere “knotten” van jonge, blauwe sterren aangetroffen langs de krachtige straalstromen die worden uitgezonden door het centrale zwarte gat.

Dit kwam op zich als een verrassing – astronomen dachten vroeger dat elliptische sterrenstelsels “dood” zouden zijn, dus helemaal zonder stervorming. Dat blijkt niet het geval te zijn en de waarnemingen van Hubble hebben zelfs het achterliggende mechanisme blootgelegd. Dat heeft weer tot allerlei andere inzichten geleid.

Het blijkt namelijk dat het zwarte gat, de straalstromen (“jets”) en de pasgeboren sterren allemaal deel uitmaken van een zelfregulerend mechanisme. Hoogenergetische straalstromen verhitten namelijk de halo van gas rondom het sterrenstelsel. Je kunt deze halo vergelijken met een atmosfeer – in iedere atmosfeer kan het aanwezige materiaal namelijk in allerlei staten voorkomen, bijvoorbeeld gas, “wolken” en “regen”.

Vijf foto's van de Hydra-cluster van sterrenstelsels - een volledige composiet-foto, een kijk op de hete plasma-atmosfeer waarmee de cluster doordringt wordt, een UV-opname van wervelende jonge sterren, een optische foto van het elliptische sterrenstelsel in het hart van de cluster en ten slotte een radio-opname van de straalstromen uit het zwarte gat. Klik voor een animatie.

Vijf foto’s van de Hydra-cluster van sterrenstelsels – een volledige composiet-foto, een kijk op de hete plasma-atmosfeer waarmee de cluster doordringt wordt, een UV-opname van wervelende jonge sterren, een optische foto van het elliptische sterrenstelsel in het hart van de cluster en ten slotte een radio-opname van de straalstromen uit het zwarte gat. Klik voor een animatie.

Wat we zien bij elliptische sterrenstelsels is vergelijkbaar met een onweersbui: de straalstromen duwen het hete gas weg van het centrum en “naar boven” – een deel van dit gas koelt vervolgens af, condenseert en valt weer “naar beneden”. Je kunt het vergelijken met regendruppels. Deze druppels zijn uiteindelijk voldoende afgekoeld om koude, stervormende gaswolken te vormen. Op die manier ontstaan wervelende “poelen” van stervorming rondom het centrale zwarte gat. Maar wat een moessonregen van gas zou moeten zijn, wordt door het zwarte gat gereduceerd tot slechts wat gemiezer. Hoewel een deel van het uitgestoten materiaal zal afkoelen, zal het zwarte gat de rest van het gas verhitten, zodat de hele gasvormige envelop niet goed kan afkoelen.

De hele cyclus is een zelfregulerend mechanisme, ongeveer zoals een thermostaat. Als het gas teveel afkoelt, dan worden de straalstromen krachtiger. Als die straalstromen teveel hitte produceren, dan verzwakken ze hun brandstofvoorraad en worden ze minder krachtig. Dat zit als volgt: het centrale zwarte gat gebruikt omringende gaswolken als brandstof. Als er veel koel gas aanwezig is, zal het zwarte gat veel energie produceren. Hierbij wordt het omringende gas verhit en weggeblazen, zodat de activiteit van het zwarte gat op een lager pitje komt te staan. Hierdoor kan meer gas afkoelen, zodat het zwarte gat meer brandstof tot z’n beschikking krijgt. Vervolgens zal de cyclus zich weer herhalen.

Deze ontdekking levert bovendien een verklaring voor een kosmisch mysterie: waarom is er weinig stervorming in elliptische sterrenstelsels? Volgens modellen zouden die moeten stralen van de stervorming maar dat gebeurd dus niet. Het blijkt de cyclus van verhitten en afkoelen te zijn dat zorgdraagt voor het in bedwang houden van de stervorming.

Bron: Yale University

Laat wat van je horen

*