Het spiraalstelsels NGC 628, gefotografeerd door Webb. Credit: NASA / ESA / CSA / Judy Schmidt (CC BY 2.0)
Hoe ouder sterrenstelsels zijn des te meer zware elementen ze hebben – ‘metalen’ zoals ze door sterrenkundigen worden genoemd, alles wat zwaarder is dan helium. De allereerste sterrenstelsels in het heelal bestonden uit sterren van waterstof. Dat lichtste element werd omgezet in helium. Daarna zorgden zware sterren er voor dat er ook zwaardere elementen ontstonden, die bij supernova-explosies de ruimte in werden geslingerd en die ervoor zorgden dat sterrenstelsel chemisch werden verrijkt, zoals het ook wel wordt genoemd. Door alle volgende generaties sterren kwamen er steeds meer metalen in de sterrenstelsels en dat proces gaat vandaag de dag nog steeds door. De vraag is alleen welke sterren nou het meeste bijdragen aan die chemische verrijking? Zijn het zoals in het vroege heelal alleen de heel zware sterren, die daar verantwoordelijk voor zijn? Of zijn het de kleinere sterren die het doen? Sterren zo zwaar als de zon kunnen in hun ‘gewone’ levensfase, zoals waar de zon nu in zit, géén zware elementen produceren. Maar als in de kern van de zon alle waterstof in helium is omgezet breekt een nieuwe fase aan en zal hij een rode reus worden, hetgeen voor de zon over pakweg vijf miljard jaar zal gebeuren.
De kattenoognevel, restant van een AGB-ster. Credit: ESA, NASA, HEIC and the Hubble Heritage Team, STScI/AURA
Op het bekende Hertzsprung-Russell diagram komen rode reuzen voor in een zijtak die de asymptotic giant branch (AGB) sterren worden genoemd. Die kunnen ook zware elementen produceren en de ruimte in spuwen, weliswaar veel minder dan zware sterren kunnen doen, maar omdat er veel meer AGB-sterren dan zware sterren zijn zouden ze bij elkaar meer zware elementen kunnen produceren. Twee modellen dus voor chemische verrijking, maar welke klopt en hoe neem je dat waar? Probleem is dat zware sterren eindigen als supernovae en die kunnen zelfs op verre afstanden worden gezien. Maar AGB-sterren zijn niet zo helder en kunnen alleen dichtbij het Melkwegstelsel worden waargenomen. Hoe los je dat dus op? [Enter Webb]. De grote ruimtetelescoop kan met zijn NIRSpec camera wel spectra meten van ver weg staande AGB-sterren en dat heeft ‘ie ook gedaan. En daarmee heeft men waargenomen dat sterrenstelsels in het bezit zijn van koolstof en zuurstof, plus dat er zeldzame elementen zoals vanadium en zirconium zijn, allemaal elementen die door AGB-sterren worden geproduceerd, in het bijzonder zogeheten thermally pulsing AGBs (TP-AGB’s). Veel rode reuzen bereiken die puls-fase aan het einde van hun leven en in die fase dumpen ze veel zware elementen in hun omgeving, zoals te zien aan de foto van de Kattenoognevel hierboven.
Strong near-IR spectral features from asymptotic giant branch stars are detected by JWST in the integrated light from distant quiescent galaxies, clarifying their contribution to galaxy spectra and population synthesis models. Lu, Daddi, Maraston et al.: https://t.co/n9E4E5SHUp pic.twitter.com/2yD66GZ4sQ
— Nature Astronomy (@NatureAstronomy) October 22, 2024
Meer over de chemische verrijking van sterrenstelsels is te lezen in het vakartikel van Shiying Lu et al, Strong spectral features from asymptotic giant branch stars in distant quiescent galaxies, Nature Astronomy (2024).
Bron: Phys.org.
Speak Your Mind