27 mei 2022

Stervorming in elliptische sterrenstelsels stopt als eerste in centrum

De stervorming in wat nu ‘dode’ sterrenstelsels zijn, sputterde miljarden jaren geleden uit. ESO’s Very Large Telescope en de Hubble-ruimtetelescoop van NASA en ESA hebben laten zien dat er in het buitengebied van deze stelsels drie miljard jaar na de oerknal nog nieuwe sterren werden geproduceerd, maar in de kern niet meer. Het lijkt er dus op dat het stilvallen van de stervorming in de kernen van sterrenstelsels is begonnen en zich later naar buiten toe heeft verspreid. Dit diagram illustreert dit proces. Links zijn sterrenstelsels in het vroege heelal te zien. De blauwe gebieden geven aan waar stervorming plaatsvindt; de rode gebieden zijn ‘dood’ – hier zijn alleen oudere, rodere sterren overgebleven en worden geen jonge, blauwe sterren meer gevormd. De uiteindelijke elliptische reuzenstelsels in het huidige heelal zijn aan de rechterkant te vinden. Credit:ESO

Astronomen hebben voor het eerst laten zien hoe de stervorming in ‘dode’ sterrenstelsels miljarden jaren geleden sputterend ten einde kwam. Met behulp van ESO’s Very Large Telescope en de Hubble-ruimtetelescoop van NASA en ESA hebben zij ontdekt dat er in de buitendelen van deze stelsels nog steeds sterren werden geproduceerd, maar in de binnendelen niet meer. Het stilvallen van de sterproductie lijkt dus in de kern te zijn begonnen en heeft zich vervolgens naar buiten toe verspreid. Deze resultaten zullen op 17 april 2015 in het tijdschrift Science worden gepubliceerd.

Een van de belangrijkste astrofysische vraagstukken is hoe er een einde is gekomen aan de ooit zo hevige stervorming in de vele grote, rustige elliptische sterrenstelsels in het huidige heelal. In het hart van deze kolossale sterrenstelsels, die vanwege hun vorm ook wel sferoïden worden genoemd, is de sterdichtheid doorgaans tien keer zo hoog als die van ons eigen sterrenstelsel, de Melkweg. En ze hebben ook ongeveer tien keer zo veel massa.

Elliptisch sterrenstelsel IC 2006. Credit:ESA/Hubble & NASA Image acknowledgement: Judy Schmidt and J. Blakeslee (Dominion Astrophysical Observatory).

Astronomen omschrijven deze grote sterrenstelsels als ‘rood en dood’, omdat ze een overdaad aan oude, rode sterren laten zien, maar geen jonge, blauwe sterren bevatten en geen tekenen van recente stervorming vertonen. De geschatte leeftijden van de rode sterren wijzen erop dat hun moederstelsels al ongeveer tien miljard jaar geleden gestopt zijn met het produceren van nieuwe sterren. Deze stopzetting begon kort na het hoogtepunt van de stervorming in het heelal toen in veel sterrenstelsels nog in een twintig keer zo hoog tempo sterren werden geboren als nu.

De zware dode sferoïden bevatten ongeveer de helft van alle sterren die het heelal in zijn hele bestaan heeft geproduceerd,’ aldus Sandro Tacchella van ETH Zürich in Zwitserland, hoofdauteur van het onderzoeksartikel. ‘Om te kunnen begrijpen hoe het heelal is geëvolueerd en is geworden zoals we het nu waarnemen, moeten we erachter komen hoe deze sterrenstelsels zijn ontstaan.’

Tacchella en collega’s namen alles bij elkaar 22 sterrenstelsels van uiteenlopende massa’s waar, uit een tijdperk ongeveer drie miljard jaar na de oerknal [1]Het heelal is ongeveer 13,8 miljard jaar oud. De sterrenstelsels die door Tacchella en collega’s onderzocht zijn, zijn dus meer dan tien miljard jaar geleden ontstaan.. Het SINFONI-instrument van ESO’s Very Large Telescope (VLT) verzamelde licht van deze steekproef van sterrenstelsels en liet precies zien waar zich nieuwe sterren aan het vormen waren. Deze gedetailleerde metingen van verre sterrenstelsels waren mogelijk dankzij zogeheten adaptieve optiek – een systeem dat de vertroebelende werking van de aardatmosfeer grotendeels opheft.

Ook hebben de onderzoekers de Hubble-ruimtetelescoop van NASA en ESA op deze stelsels gericht. Ongehinderd door de atmosfeer van onze planeet maakt Hubble’s WFC3-camera opnamen in het infrarood, die de ruimtelijke verdeling van oudere sterren binnen de actieve sterren-producerende stelsels toonden.

Wat zo geweldig is, is dat SINFONIs adaptieve optiek de atmosferische effecten grotendeels kan onderdrukken en informatie kan verzamelen over waar de nieuwe sterren geboren worden, en dat met precies dezelfde nauwkeurigheid als waarmee Hubble de verdeling van de stermassas bepaalt,’ merkt mede-auteur Marcella Carollo, eveneens van ETH Zürich, op.

Volgens de nieuwe gegevens bleven de zwaarste sterrenstelsels in de steekproef gestaag nieuwe sterren produceren in hun buitendelen. Maar in hun dicht opeengepakte kernen lag de stervorming al stil.

SINFONI verbonden aan de Cassegrain focus van de 8,2-m VLT Yepun telescoop. Credit: ESO.

Het nieuwe feit dat de stervorming in zware sterrenstelsels van binnenuit stilviel, zou meer duidelijkheid moeten geven over de onderliggende mechanismen waar astronomen al lang over discussiëren,’ zegt Alvio Renzini van de Sterrenwacht van Padua, van het Italiaanse Nationale Instituut voor Astrofysica.

Volgens een vooraanstaande theorie worden de grondstoffen voor de vorming van nieuwe sterren weggeblazen door de intense energie die het centrale superzware zwarte gat van het sterrenstelsel uitstoot terwijl het materie opslokt. Een ander idee is dat de aanvoer van vers gas naar het stelsel stilvalt, waardoor de grondstof voor nieuwe sterren opraakt en het stelsel in een rode, dode sferoïde verandert.

Er bestaan veel theorieën over de fysische mechanismen die tot de dood van de zware sferoïden leiden,’ zegt mede-auteur Natascha Förster Schreiber van het Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching, Duitsland. ‘De ontdekking dat het stilvallen van de stervorming in het centrum begon en zich naar buiten toe uitbreidde is een heel belangrijke stap die ertoe kan leiden dat we beter zullen begrijpen waarom het heelal eruitziet zoals nu.’ Bron: ESO.

References

References
1 Het heelal is ongeveer 13,8 miljard jaar oud. De sterrenstelsels die door Tacchella en collega’s onderzocht zijn, zijn dus meer dan tien miljard jaar geleden ontstaan.

Speak Your Mind

*

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