20 juni 2021

Zwarte gaten breken stervorming in zwaarste sterrenstelsels af

Credit: ESO, APEX (MPIfR/ESO/OSO), A. Weiss et al., NASA Spitzer Science Center

Met behulp van de APEX-telescoop hebben astronomen een sterk verband gevonden tussen de krachtigste uitbarstingen van stervorming in het vroege heelal en de zwaarste sterrenstelsels van nu. De hevige stervorming in de sterrenstelsels werd abrupt afgebroken, waardoor ze eindigden als de huidige zware – maar passieve – stelsels van ouder wordende sterren. De astronomen hebben ook de waarschijnlijke oorzaak voor het plotselinge einde van de ‘starbursts’ ontdekt: de opkomst van superzware zwarte gaten. Astronomen hebben waarnemingen van de LABOCA-camera van de door ESO beheerde 12-meter Atacama Pathfinder Experiment-telescoop (APEX) gecombineerd met metingen die verricht zijn met onder meer ESO’s Very Large Telescope en NASA’s Spitzer Space Telescope. Het doel was om te onderzoeken in hoeverre heldere, verre sterrenstelsels zich in groepen of clusters hebben verzameld. Hoe sterker sterrenstelsels geclusterd zijn, des te omvangrijker zijn hun halo’s van donkere materie – de onzichtbare materie die het overgrote deel van de massa van een sterrenstelsel vormt. De nieuwe resultaten zijn de meest nauwkeurige clustermetingen die ooit bij dit soort stelsels zijn gedaan. De sterrenstelsels zijn dermate ver weg dat hun licht er ongeveer tien miljard jaar over heeft gedaan om ons te bereiken. We zien hen dus zoals ze ongeveer tien miljard jaar geleden waren. De stelsels liggen allemaal in een gebied aan de hemel dat Extended Chandra Deep Field South heet, gelegen in het zuidelijke sterrenbeeld Oven (Fornax). Hieronder een video, waarin wordt ingezoomd op dat stukje aan de hemel.

In deze momentopnamen van het vroege heelal ondergaan de stelsels de meest intensieve vorm van stervorming die we kennen: een starburst. Door de massa’s van de halo’s van donkere materie rond de sterrenstelsels te meten, en computersimulaties te gebruiken die laten zien hoe zulke halo’s in de loop van de tijd groeien, hebben de astronomen ontdekt dat deze verre starburststelsels uit de begintijd van het heelal uiteindelijk zijn veranderd in elliptische reuzenstelsels – de zwaarste sterrenstelsels in het huidige heelal. “Het is voor het eerst dat we zo’n duidelijk verband hebben gevonden tussen de meest energierijke starburststelsels in het vroege heelal, en de zwaarste sterrenstelsels van nu”, aldus Ryan Hickox (Dartmouth College, VS, en Durham University, VK). Verder wijzen de nieuwe waarnemingen erop dat de heldere starbursts in deze verre sterrenstelsels slechts honderd miljoen jaar duren – erg kort naar kosmologische begrippen. Toch slagen de stelsels erin om in die korte tijd hun aantallen sterren te verdubbelen. Het plotselinge einde aan deze snelle groei is een van de dingen in de geschiedenis van sterrenstelsels die astronomen nog niet helemaal begrijpen. “We weten dat zware elliptische sterrenstelsels lang geleden nogal plotseling stopten met het produceren van sterren, en nu passief zijn. En wetenschappers vragen zich af wat krachtig genoeg kan zijn om de starburst van een compleet sterrenstelsel af te breken”, zegt teamlid Julie Wardlow (o.a. University of California at Irvine, VS). De resultaten van het team hebben een mogelijke verklaring opgeleverd: in dat stadium van de kosmische geschiedenis vertonen starburststelsels ongeveer dezelfde clustering als quasars, wat erop wijst dat ze zich in dezelfde halo’s van donkere materie bevinden. Quasars behoren tot de meest energierijke objecten in het heelal: het zijn galactische bakens van intense straling die worden aangedreven door een superzwaar zwart gat in hun kern. Er zijn steeds meer aanwijzingen dat de intense starbursts enorme hoeveelheden materie naar het zwarte gat toevoeren. Hierdoor zendt de quasar op zijn beurt krachtige uitbarstingen van energie uit, waarvan wordt aangenomen dat zij het nog in het sterrenstelsel aanwezige gas – het bouwmateriaal voor nieuwe sterren – wegblazen. Hierdoor valt het stervormingsproces stil. Bron: ESO.

Comments

  1. Olaf van Kooten zegt

    Ik vraag me het volgende af: de centrale bulge van spiraalstelsels kent overeenkomsten met elliptische sterrenstelsels. We kennen ook spiraalstelsels met een omringende gas- en stofschijf. Is het mogelijk dat massieve elliptische stelsels waarvan het centrale zwarte gat tot rust is gekomen, weer een nieuwe stofschijf kunnen aantrekken? Ik heb het hier niet over het opslokken van een spiraalstelsel (dat zou het centrale zwarte gat weer voeden), maar dat door het langzaam aantrekken van high velocity clouds (hete wolken van interstellair waterstof) en koude waterstofwolken zich een nieuwe schijf zou kunnen ontwikkelen? Ik snap dat dit bij de meeste elliptische stelsels niet opgaat (die komen in gebieden met een hoge "galaxy-dichtheid" voor, waar botsingen aan de orde van de dag zijn), maar elliptische stelsels in 'rustiger' gebieden, zouden die op deze wijze weer "tot leven gewekt" kunnen worden?

  2. Da's inderdaad een interessante discussie, over de vraag of er een evolutionaire verwantschap bestaat tussen elliptische en spiraalsterrenstelsels. En of ze wellicht fasen hebben waarin ze even een andere gedaante aan kunnen nemen, zodat een elliptisch stelsel even op een spiraalstelsel lijkt en andersom. Ik zou even niet weten wat nou de laatste gedachten hierover zijn van de dames/heren wetenschappers, maar net als met het steeds vager wordende onderscheid tussen sterren en planeten (met allerlei gradaties van bruine dwergen en grote gasplaneten) is ook de kosmische dierentuin van sterrenstelsels steeds bonter en hoe meer we erover ontdekken hoe complexer het allemaal lijkt te zijn.

Speak Your Mind

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

%d bloggers liken dit: