20 april 2018

Veel meer sterren met overgewicht dan verwacht

De Tarantulanevel bevat veel meer zware sterren dan gedacht. Credit: NASA/ESA/P. Crowther (University of Sheffield)

Een enorm stervormingsgebied in een buursterrenstelsel van de Melkweg bevat veel meer zware sterren dan voor mogelijk werd gehouden. Dat blijkt uit onderzoek van een internationaal team van astronomen onder wie Alex de Koter en Selma de Mink van het Anton Pannekoek Instituut van de Universiteit van Amsterdam. De astronomen publiceren hun resultaten vandaag in het tijdschrift Science.

Recordaantal sterren

De studie presenteert de nauwkeurige metingen aan bijna driehonderd zware sterren in het beroemde stervormingsgebied 30 Doradus, ook bekend als de Tarantulanevel. Het gebied bevindt zich in ons buursterrenstelsel de Grote Magelhaense Wolk op zo’n 180.000 lichtjaar van ons vandaan. In de nevel vond de afgelopen miljoenen jaren een ‘geboortegolf’ plaats. De plek helpt sterrenkundigen bij het doen van uitspraken over het ontstaan van het heelal.

Alex de Koter: ‘We hebben acht jaar gewerkt om dit recordaantal sterren van boven de vijftien zonsmassa’s te onderzoeken. Uniek is dat we van elke ster afzonderlijk de massa hebben bepaald. Andere onderzoekers kijken vaak naar het gezamenlijke licht van alle zware sterren. Dat is een indirecte en daardoor minder betrouwbare manier.’

Dertig procent meer

De astronomen concluderen dat het gebied dertig procent meer zware sterren bevat dan de veelgebruikte wet van Salpeter uit 1955 voorspelt. Dat is belangrijk, want zware sterren mogen dan maar kort leven, ze eindigen wel na een spectaculaire supernovaexplosie als neutronenster of zwarte gat. Daarmee hebben ze veel invloed op hun wijde omgeving.

Selma de Mink: ‘Dit onderzoek verandert hoe we over de eindstadia van zware sterren denken. Want als je de resultaten doortrekt, zijn er wellicht 70 procent meer supernova’s dan gedacht en worden er 180 procent meer zwarte gaten gevormd.’

De onderzoekers willen in de toekomst nagaan of hun vindingen ook gelden voor andere stervormingsgebieden. Daarnaast willen ze bepalen wat de consequenties zijn van hun bevindingen voor de theorieën over de vorming van structuur in het heelal en voor het verwachte aantal verschijnselen waarvan zwaartekrachtsgolven kunnen worden opgevangen. Bron: Universiteit van Amsterdam.

Reacties

  1. En is er dan ook invloed naar de verhouding Barionen – DM – DE ??

    Groet, Paul

  2. Nee, dat denk ik niet. De verhoudingen tussen baryonen, donkere materie en donkere energie zijn gemeten op kosmologische schaal, daar zullen dit soort lokale metingen geen invloed op uitoefenen.

  3. Ik denk juist van wel: “Hoe meet je de hoeveelheid Barionen op kosmische schaal? ”
    Tel eerst de ‘zichtbare’ materie op kleine schaal, zoals lokale sterrenstelsels. Kijk hoe snel e.e.a ronddraait en bereken hoeveel materie je eigenlijk mist: zie daar de DM.
    Meet ook de gaswolken buiten de melkwegen en vermenigvuldig dat alles met het volume van de kosmos…
    Meet de expansiesnelheid van het al, en bereken hoeveel massa(DE) die daar eigenlijk voor nodig is.

    Nu (b)lijkt de wet van Salpeter niet te kloppen. Als die wetmatigheid fout blijkt te zijn, zijn er misschien veel meer zware sterren… en dan dus ook exponentieel veel meer zwarte gaten, want zware sterren leven maar kort….
    Mogelijkerwijs ontwricht dit de verhouding Barionen / DM. De hh DE zie ik niet hierdoor veranderen.

    De vraag is nu eigenlijk: “Maken zware sterren qua massa een groot deel uit van de massa van sterrenstelsels of maar heel weinig?”

    Groet, Paul

    • Wybren de Jong zegt:

      De massaverhouding tussen gewone materie en DM wordt niet bepaald door metingen aan (clusters van) sterrenstelsels. Het wordt afgeleid uit metingen aan de kosmische achtergrondstraling, of “cosmic microwave background”, CMB. Het gaat om de eerste en de derde akoestische piek in het spectrum van de minieme variaties in de CMB.
      Het volgende heb ik uit het engelse wikipedia artikel over donkere materie:

      The cosmic microwave background by WMAP
      Although both dark matter and ordinary matter are “matter”, they do not behave in the same way. In particular, in the early universe, ordinary matter was ionized and interacted strongly with radiation via Thomson scattering. Dark matter does not interact directly with radiation, but it does affect the CMB by its gravitational potential (mainly on large scales), and by its effects on the density and velocity of ordinary matter. Ordinary and dark matter perturbations therefore evolve differently with time, and leave different imprints on the cosmic microwave background (CMB).

      The cosmic microwave background is very close to a perfect blackbody, but contains very small temperature anisotropies of a few parts in 100,000. A sky map of anisotropies can be decomposed into an angular power spectrum, which is observed to contain a series of “acoustic peaks” at near-equal spacing but different heights. The series of peaks can be predicted for any assumed set of cosmological parameters by modern computer codes such as CMBFast and CAMB, and matching theory to data therefore constrains cosmological parameters.[58] The first peak mostly shows the density of baryonic matter, while the third peak relates mostly to the density of dark matter, measuring the density of matter and the density of atoms.[58]

      The CMB anisotropy was first discovered by COBE in 1992, though this had too coarse resolution to detect the acoustic peaks. After the discovery of the first acoustic peak by the balloon-borne BOOMERanG experiment in 2000, the power spectrum was precisely observed by WMAP in 2003-12, and even more precisely by the Planck spacecraft in 2013-15. The results support the Lambda-CDM model.[59][60]

      The observed CMB angular power spectrum provides powerful evidence in support of dark matter, as its precise structure is well fitted[60] by the Lambda-CDM model but difficult to reproduce with any competing model such as MOND.[61][60]

Laat wat van je horen

*