28 januari 2021

ALMA neemt een botsend sterrenstelsel waar dat het vermogen om sterren te vormen kwijtraakt

Deze artist’s impression toont het sterrenstelsel ID2299, het resultaat van een galactische botsing, en een deel van zijn gas dat wordt uitgestoten door de ‘getijdenstaart’ die het gevolg is van deze fusie. Bij nieuwe waarnemingen met ALMA, waarin ESO een partner is, zijn de vroegste stadia van deze uitstoot vastgelegd, dus vóórdat deze de zeer grote omvang bereikte die hier is afgebeeld. Credit: ESO/M. Kornmesser

Sterrenstelsels beginnen te ‘sterven’ wanneer ze stoppen met het vormen van nieuwe sterren, maar tot nu toe was het begin van dit proces bij een ver sterrenstelsel nog nooit duidelijk gezien. Met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), waarin de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) een partner is, hebben astronomen nu een sterrenstelsel waargenomen dat bijna de helft van zijn sterren-vormende gas heeft uitgestoten. De lozing van gas voltrekt zich verrassend snel: met het equivalent van 10.000 zonnen per jaar. Het onderzoeksteam denkt dat deze spectaculaire ontwikkeling in gang is gezet door een botsing met een ander sterrenstelsel. Mogelijk zullen astronomen hun ideeën over hoe de stervorming in sterrenstelsels tot stilstand komt moeten herzien.

Het is voor het eerst dat we een karakteristiek massarijk sterrenstelsel in het verre heelal hebben waargenomen dat door een enorme uitstoot van koud gas begint te ‘sterven’, zegt onderzoeksleider Annagrazia Puglisi van de Universiteit van Durham (VK) en het onderzoekscentrum CEA-Saclay (Frankrijk). Het onderzochte sterrenstelsel, ID2299, staat zo ver weg dat zijn licht er ongeveer 9 miljard jaar over heeft gedaan om ons te bereiken. We zien het toen het heelal nog maar 4,5 miljard jaar oud was.

Het sterrenstelsel stoot gas uit in een tempo van tienduizend zonsmassa’s per jaar en zal daardoor maar liefst 46 procent van zijn totale hoeveelheid koud gas kwijtraken. Omdat het stelsel ook in een zeer hoog tempo nieuwe sterren vormt – honderden keren sneller dan ons Melkwegstelsel – zal ook het overgebleven gas heel snel opraken, waardoor de sterproductie in ID2299 binnen enkele tientallen miljoenen jaren tot stilstand zal komen.

Het onderzoeksteam denkt dat dit spectaculaire gasverlies is veroorzaakt door een botsing tussen twee sterrenstelsels die zich uiteindelijk tot ID2299 hebben samengevoegd. Dat leiden de wetenschappers af uit de connectie van het uitgestoten gas met een ‘getijdenstaart’. Getijdenstaarten zijn langgerekte stromen van sterren en gas die ontstaan ??wanneer twee sterrenstelsels samensmelten, maar ze zijn doorgaans te zwak om ze bij verre sterrenstelsels te kunnen waarnemen. Omdat de getijdenstaart van ID2299 nog maar net de ruimte in ‘gelanceerd’ is, en daardoor relatief helder is, heeft het team deze toch kunnen herkennen.

De meeste astronomen denken dat de uitstoot van stervormingsmateriaal die ertoe leidt dat een sterrenstelsel geen sterren meer kan produceren wordt veroorzaakt door de ‘winden’ die het gevolg zijn van stervorming en van de activiteit van het zwarte gat in de kern van het stelsel. Maar het nieuwe onderzoek dat vandaag in Nature Astronomy wordt gepubliceerd wijst er nu op dat ook botsingen tussen sterrenstelsels daar verantwoordelijk voor kunnen zijn.

‘Ons onderzoek suggereert dat de oorzaak van de gasuitstoot kan liggen bij het samensmeltingsproces, en dat winden en getijdenstaarten heel veel op elkaar kunnen lijken’, zegt mede-auteur Emanuele Daddi van CEA-Saclay. Daarom zouden de winden die sommige teams bij verre sterrenstelsels hebben waargenomen in werkelijkheid wel eens getijdenstaarten kunnen zijn. ‘Wellicht zijn we genoodzaakt om onze ideeën over hoe sterrenstelsels ‘sterven’ bij te stellen’, voegt Daddi daaraan toe.

Puglisi beaamt het belang van de nieuwe bevindingen: ‘Ik vond het geweldig om zo’n bijzonder sterrenstelsel te ontdekken! En ik kon niet wachten om meer te weten te komen over dit vreemde object, omdat ik ervan overtuigd was dat daaruit een belangrijke les kon worden geleerd over de evolutie van verre sterrenstelsels.’

De verrassende ontdekking werd bij toeval gedaan, toen het team de resultaten onder de loep nam van een ALMA-survey die was opgezet om de eigenschappen van koud gas in meer dan honderd verre sterrenstelsels te onderzoeken. ID2299 werd slechts een paar minuten met ALMA waargenomen, maar voor dit krachtige instrument in het noorden van Chili was dat lang genoeg om het sterrenstelsel en zijn gasstaart te kunnen detecteren.

‘ALMA heeft nieuw licht geworpen op de mechanismen die de vorming van sterren in verre sterrenstelsels kunnen stopzetten. De waarneming van deze kolossale ontwrichtende gebeurtenis voegt een belangrijk stukje toe aan de ingewikkelde puzzel van de evolutie van sterrenstelsels,’ zegt Chiara Circosta, onderzoeker aan University College London (VK), die eveneens aan het onderzoek heeft bijgedragen.

In de toekomst zou het team ALMA kunnen gebruiken om dit sterrenstelsel nog nauwkeuriger te bekijken, om zo meer te weten te komen over de dynamiek van het uitgestoten gas. Waarnemingen met de toekomstige Extremely Large Telescope van ESO kunnen het team in staat stellen om de verbanden tussen de sterren en het gas in ID2299 te onderzoeken, om meer inzicht te krijgen in de evolutie van sterrenstelsels.

De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in het artikel ‘A titanic interstellar medium ejection from a massive starburst galaxy at z=1.4’, dat in Nature Astronomy  verschijnt (doi: 10.1038/s41550-020-01268-x).

Bron: ESO.

Comments

  1. Ooit eens een 13 jaar geleden college bijgewoond waar een hoogleraar doceerde over ( botsende Sterrenstelsels )
    Dit staat tussen haakjes omdat er toen verteld werd dat het botsen op zich niet werkelijk plaats had.
    Als er iets ( zo als hij zei ) met elkaar reageert dan is dat het gas en stof van de beiden stelsels.
    Het bericht hierboven verteld vrijwel het zelfde en is zo de bevestiging van de bewaarheid.

    Verder ben ik steeds meer verwonderd over de observatie kwaliteiten tegenwoordig.
    Omdat ALMA op die vernoemde afstand nog steeds die feitelijk minuscule kleine acties kan waarnemen.
    Dat dit ter plaatsen een onvoorstelbare afmeting heeft is ook weer waar.

    Deze jazeker onvoorstelbare afmeting bevestigd ook de onderlinge afstand tussen alle vaste objecten in de vernoemde Sterrenstad.
    Wat zo het niet botsen er van eenvoudig begrijpelijk maakt.
    Als ik in Maastricht op de autoweg rij kan ik niet met een auto rond Amsterdam in botsing komen.
    En ik denk nu dat dit voorbeeld nog relatief dicht op elkaar is gezien de onderlinge afstanden tussen de Sterren.

  2. Over het feit dat als twee sterrenstelsels met elkaar ‘botsen’ het niet betekent dat alle sterren dan meteen frontaal met elkaar in botsing komen had ik meer dan elf jaar geleden al eens een schitterend filmpje, hier te zien: https://www.astroblogs.nl/2009/10/26/must-see-video-van-felicia-day-over-botsende-sterrenstelsels/

Speak Your Mind

*

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

%d bloggers liken dit: