Verklaring gevonden waarom het verre sterrenstelsel GN-z11 zoveel stikstof heeft

Artistieke impressie van GN-z11. Credit: Pablo Carlos Budassi – Wikipedia.

Waarnemingen met de Webb ruimtetelescoop hebben laten zien dat het ver verwijderde sterrenstelsel GN-z11, dat al 440 miljoen jaar na de oerknal bestond, veel stikstof bevat. Tijdens de oerknal zijn alleen lichte elementen ontstaan, merendeels waterstof en helium. Je zou daarom in sterrenstelsels zoals GN-z11 geen zware elementen zoals stikstof verwachten, maar toch heeft Webb dit waargenomen. Een eerdere suggestie was dat één van de allereerste generatie sterren (een Populatie III ster), die wel 50.000 tot 100.000 keer zo zwaar als de zon was, die stikstof produceerde en verspreidde in het sterrenstelsel. Maar recente berekeningen door een team sterrenkundigen onder leiding van Chiaki Kobayashi (Centre for Astrophysics Research (CAR), University of Hertfordshire) laten zien dat die verklaring niet juist is.

Uitkomst van verschillende modellen van stervorming in GN-z11: enkele ‘starburst’ (groene korte stippellijn); dubbele starburst (rode vaste lijn); en enkele burst met voorverrijking (blauwe lang gestippeld). De verticale stippellijn geeft het waargenomen tijdperk van GN-z11 aan. Credit: The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI: 10.3847/2041-8213/ad1de1

Er is ook geen superzwaar zwart gat dat de stikstof heeft geproduceerd. Nee, de berekeningen laten iets anders zien dat de stikstof heeft veroorzaakt: het moet een ‘bursty’ fase van verhoogde stervorming zijn geweest die dit heeft veroorzaakt, zeg maar een kortstondige uitbarsting van stervorming. Die periode moet maar kort hebben geduurd – pakweg een miljoen jaar – en in die periode moeten zware Wolf-Rayet sterren de stikstof hebben geproduceerd. Daarna brak er een periode aan met een meer normale stervorming en toen zorgden supernovae voor meer zware elementen in GN-z11, zoals zuurstof.

Meer over de berekeningen een de stikstof in GN-z11 vind je in het vakartikel van  Chiaki Kobayashi et al, Rapid Chemical Enrichment by Intermittent Star Formation in GN-z11, The Astrophysical Journal Letters (2024).

Bron: Phys.org.

Gerelateerde Astroblogs:

Sterrenkundigen ontdekken het oudste zwart gat ooit waargenomen – hij staat in GN-z11 Webb heeft een aanwijzing gevonden voor Populatie III sterren in het oersterrenstelsel GN-z11 Zware sterrenstelsels in vroege heelal toch in overeenstemming met het ΛCDM model