Credit: Hebrew University
Het is hier al vaak langs gekomen, de waarneming met de Webb ruimtetelescoop van zware sterrenstelsels in het vroege heelal, stelsels in pakweg de eerste half miljard jaar van het heelal met een grote productie van sterren (zie o.a. de links naar de gerelateerde Astroblogs onder deze blog). De waarnemingen zouden wel of niet in contrast staan met de voorspellingen van het gangbare ‘concordantiemodel’ van het heelal, het bekende ΛCDM-model, een discussie die nu al bijna een jaar woedt. Aan die discussie kan weer een nieuw hoofdstuk worden toegevoegd, want sterrenkundigen van de Hebrew University of Jerusalem zijn recent met een nieuw theoretisch model gekomen, waarbij de zware sterrenstelsels in het vroege heelal op natuurlijke wijze verklaard kunnen worden en er geen aanpassingen nodig zijn van het ΛCDM-model. In die eerste periode van het heelal kwamen er al stelsels voor met een massa van zo’n tien miljard zonsmassa en met een hoge productiegraad van sterren. Die stelsels vormden zich toen enorme gaswolken ineen gingen klappen door de zwaartekracht en wel in de buurt van opeenhopingen van donkere materie. Toen ontstond de eerste generatie van sterren, de zogeheten populatie III sterren, die enorm zwaar waren en na korte tijd al explodeerden als supernovae. Probleem is dat je daarna in theorie een lagere productiegraad van sterren moet krijgen en dat komt door wat sterrenkundigen ‘feedback‘ noemen, dat die eerste sterren met hun krachtige winden en de daarop volgende supernovae er voor zorgen dat het overige gas in het stelsel verhit wordt. En heet gas is niet in staat om sterren te vormen, daar heb je koud waterstofgas voor nodig. Die feedback zorgt er voor dat maar 10% van alle gas dat naar zo’n vroeg stelsel toevalt wordt omgezet in nieuwe sterren, een hoeveelheid die minder is dan door Webb is waargenomen.
New to might solve mystery of early massive galaxies "feedback-free starburst" explains. Under the conditions prevalent in early galaxies, gas turns into stars without disruption. a delay > million yrs between the birth of massive stars & their supernovae. https://t.co/WYQOUGq4E5
— technoglyf (@technoglyf) June 1, 2023
Daarom komen Avishai Dekel en zijn team nu met een nieuw model, eentje waarin de zogeheten “feedback-free starburst” (FFB) een belangrijke rol speelt. Zij denken dat onder de omstandigheden van het vroege heelal sterrenstelsels veel efficiënter waren dan de hedendaagse stelsels in het produceren van sterren en dat de feedback minder storend was. Cruciaal daarbij was dat er een soort van “window of opportunity” was, een periode van ongeveer een miljoen jaar, waarin de eerste populatie van sterren nog niet zo’n sterke invloed hadden op hun omgeving én het gas koud en dicht genoeg was om in te storten tot nieuwe sterren. Door die tijdsvertraging vanwege het FFB-proces konden de sterrenstelsels veel meer nieuwe sterren vormen en zo groeien tot zwaardere stelsels. Mogelijk speelden ‘zaad-zwarte gaten’ van duizenden zonsmassa zwaar ook een rol in dat hele proces, maar dat moet nog verder worden uitgezocht.
Meer informatie vind je in het vakartikel van Avishai Dekel et al, Efficient formation of massive galaxies at cosmic dawn by feedback-free starbursts, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2023).
Bron: Phys.org.
Speak Your Mind