ESO-telescoop maakt verbluffende opname van Melkwegcentrum en ontdekt oude ‘starburst’

HAWK-I-opname van het centrale deel van de Melkweg. Credit:
ESO/Nogueras-Lara et al.

ESO’s Very Large Telescope (VLT) heeft het centrale deel van de Melkweg met spectaculaire resolutie waargenomen en nieuwe details ontdekt over de geschiedenis van de stergeboorte in ons sterrenstelsel. Dankzij de nieuwe waarnemingen hebben astronomen bewijs gevonden voor een ingrijpende gebeurtenis in het bestaan van de Melkweg: een geboortegolf van sterren die zo hevig was dat hij meer dan honderdduizend supernova-explosies teweegbracht.

‘Onze unieke verkenning van een groot deel van het galactisch centrum heeft ons een gedetailleerd beeld gegeven van het stervormingsproces in dit deel van de Melkweg’, zegt Rainer Schödel van het Instituut voor Astrofysica van Andalusië in Granada, Spanje, die leiding gaf aan de waarnemingen. ‘Anders dan wat tot nu toe werd aangenomen, hebben we vastgesteld dat de vorming van sterren geen continu proces is geweest’, voegt Francisco Nogueras-Lara, leider van twee nieuwe onderzoeken van het centrale deel van de Melkweg die bij hetzelfde instituut heeft gewerkt, daaraan toe.

Bij het onderzoek, waarvan de resultaten vandaag in Nature Astronomy zijn gepubliceerd, heeft het team ontdekt dat ongeveer 80 procent van de sterren in het centrale deel van de Melkweg zijn gevormd in de begintijd van ons sterrenstelsel, tussen acht en 13,5 miljard jaar geleden. Na deze vroege stervormingsperiode werden gedurende ongeveer 6 miljard jaar maar heel weinig sterren geboren. Een intense uitbarsting van stervorming – een zogeheten starburst – maakte daar circa een miljard jaar geleden een einde aan. Binnen een periode van nog geen 100 miljoen jaar werden in dit centrale gebied talrijke sterren geboren met een gezamenlijke massa van misschien wel enkele tientallen miljoenen zonnen.

Details van de HAWK-I-opname van het centrale deel van de Melkweg. Credit:
ESO/Nogueras-Lara et al.

‘De omstandigheden in het onderzochte gebied moeten destijds vergelijkbaar zijn geweest met die in ‘starburststelsels’, die jaarlijks ongeveer 100 zonsmassa’s aan sterren produceren’, zegt Nogueras-Lara, die inmiddels werkzaam is voor het Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg, Duitsland.

‘Deze enorme opleving, die in meer dan honderdduizend supernova’s moet hebben geresulteerd, was waarschijnlijk een van de meest energieke gebeurtenissen in de geschiedenis van de Melkweg’, voegt hij daaraan toe. Tijdens een starburst ontstaan veel zware sterren, die een aanzienlijk kortere levensduur hebben dan hun lichtere soortgenoten. Ze sluiten hun bestaan af met een hevige supernova-explosie.

Positie van het Melkwegcentrum aan de nachthemel. Credit:
ESO, IAU and Sky & Telescope.

Dit onderzoek was mogelijk dankzij de waarnemingen van het centrale deel van de Melkweg die zijn gedaan met het HAWK-I-instrument van ESO’s Very Large Telescope in de Chileense Atacama-woestijn. Deze infrarood-gevoelige camera keek door het galactische stof heen om ons een opmerkelijk gedetailleerd beeld te geven van het hart van de Melkweg. Deze magnifieke opname is in oktober door Nogueras-Lara en een team van astronomen uit Spanje, de VS, Japan en Duitsland gepubliceerd in Astronomy & Astrophysics. De foto toont de sterren en gas- en stofwolken in het meest dichtbevolkte deel van Melkweg, waar zich ook een superzwaar zwart gat bevindt, met een resolutie van 0,2 boogseconde. Dat betekent dat de kleinste details die HAWK-I heeft vastgelegd vergelijkbaar zijn met een voetbal in Zürich, gezien vanuit het ESO-hoofdkwartier in München – een afstand van 240 kilometer.

De hier gepresenteerde foto is de eerste die voortkomt uit de GALACTICNUCLEUS-survey. Dit observatieprogramma steunde op het grote beeldveld en de hoge resolutie van het HAWK-I-instrument van ESO’s VLT. Bij de survey zijn meer dan drie miljoen sterren onderzocht, verspreid over een gebied dat op de afstand van het galactisch centrum overeenkomt met 60.000 vierkante lichtjaar (een lichtjaar is ongeveer 9,5 biljoen kilometer). Bron: ESO.

ALMA en VLT ontdekken een overschot aan zware sterren in nabije en verre starburststelsels

Artist’s impression van een stofrijk starburststelsel. Credit:ESO/M. Kornmesser

Astronomen hebben met behulp van ALMA en de VLT ontdekt dat zowel starburststelsels in het vroege heelal als een stervormingsgebied in een nabij sterrenstelsel naar verhouding veel meer zware sterren bevatten dan kalmere sterrenstelsels. Deze ontdekkingen trekken de bestaande ideeën over hoe sterrenstelsels zijn geëvolueerd in twijfel en veranderen ons begrip van de stervormingsgeschiedenis van het heelal en de vorming van chemische elementen.

Een team van wetenschappers, onder leiding van astronoom Zhi-Yu Zhang van de Universiteit van Edinburgh (VK), heeft de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) gebruikt om vier verre, stofrijke starburststelsels [1]Starburststelsels zijn sterrenstelsels die een episode van zeer intense stervorming ondergaan. Het tempo waarin ze nieuwe sterren vormen, kan meer dan honderd keer zo groot zijn als in onze eigen … Continue reading te onderzoeken op de aantallen zware sterren die zij bevatten. Deze sterrenstelsels worden gezien op een moment dat het heelal veel jonger was dan nu. Het is dus onwaarschijnlijk dat ze al talrijke episoden van stervorming hebben meegemaakt, wat de interpretatie van de resultaten zou hinderen.

De Tarantulanevel in de Grote Magelhaense Wolk. Credit: ESO.

Zhang en zijn team hebben een nieuwe techniek ontwikkeld – vergelijkbaar met koolstofdatering (ook wel C14-datering genoemd) – om de relatieve hoeveelheden van verschillende soorten koolstofmonoxide in vier zeer verre, in stof gehulde starburststelsels [2]De koolstofdateringsmethode wordt gebruikt voor het bepalen van de ouderdom van voorwerpen die organisch materiaal bevatten. Door de hoeveelheid 14C te meten – een radioactieve isotoop waarvan de … Continue reading te meten. Daarbij hebben ze de onderlinge verhouding bepaald van twee soorten koolstofmonoxide die verschillende isotopen bevatten [3]Deze verschillende vormen van het molecuul, zogeheten isotopologen, verschillen in het aantal neutronen dat ze kunnen bevatten. De koolstofmonoxidemoleculen die in dit onderzoek worden gebruikt zijn … Continue reading.

Artist’s impression van een stofrijk starburststelsel. Credit:ESO/M. Kornmesser

‘Koolstof- en zuurstofisotopen hebben niet dezelfde oorsprong,’ legt Zhang uit. ‘18O wordt meer in zware sterren geproduceerd en 13C meer in lichte en middelzware sterren.’ Dankzij de nieuwe techniek was het team in staat om door het stof in deze stelsels heen te kijken en voor het eerst de massa’s van hun sterren te schatten.

De massa is de belangrijkste factor die bepaalt hoe een ster zal evolueren. Zware sterren stralen fel en hebben een korte levensduur. Minder zware sterren, zoals onze zon, doen het wat rustiger aan en kunnen miljarden jaren blijven stralen. Door vast te stellen hoeveel sterren van verschillende massa’s er in sterrenstelsels worden gevormd, krijgen astronomen dus meer inzicht in de vorming en evolutie van sterrenstelsels. En daaruit kan dan weer worden afgeleid welke chemische elementen er beschikbaar zijn voor de vorming van nieuwe sterren en planeten. Uiteindelijk levert dat weer kennis op over het aantal stellaire zwarte gaten dat kan samenklonteren tot de superzware zwarte gaten die we in de kernen van veel sterrenstelsels waarnemen.

ALMA-waarnemingen van vier verre starburststelsels. Credit:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Zhang et al.

Medeauteur Donatella Romano van het INAF-Astrophysics and Space Science Observatory in Bologna legt uit wat het team heeft ontdekt: ‘De verhouding tussen 18O en 13C was in deze starburststelsels in het vroege heelal ongeveer tien keer zo hoog als in sterrenstelsels zoals de Melkweg. Dat betekent dat deze starburststelsels naar verhouding veel meer zware sterren bevatten.’

Dit ALMA-resultaat wordt gesteund door een ontdekking in het nabije heelal. Een team onder leiding van Fabian Schneider van de Universiteit van Oxford (VK) heeft met ESO’s Very Large Telescope 800 sterren in het reusachtige stervormingsgebied 30 Doradus in de Grote Magelhaense Wolk spectroscopisch onderzocht, om de globale verdeling van de leeftijden en de beginmassa’s van deze sterren te onderzoeken [4]Schneider et al. deden hun spectroscopische waarnemingen van afzonderlijke sterren in 30 Doradus, een stervormingsgebied in de nabijgelegen Grote Magelhaense Wolk, met de Fiber Large Array Multi … Continue reading.

Schneider legt uit wat dit heeft opgeleverd: ‘We hebben ongeveer 30 procent meer sterren met massa’s van meer dan 30 zonsmassa’s ontdekt dan verwacht, en ongeveer 70 procent meer sterren van meer dan 60 zonsmassa’s. Onze resultaten roepen twijfel op over de eerdere voorspelling dat sterren bij hun geboorte niet zwaarder kunnen zijn dan 150 zonsmassa’s. Ze suggereren zelfs dat sterren geboortemassa’s tot wel 300 zonsmassa’s kunnen hebben!’

Rob Ivison, medeauteur van het nieuwe ALMA-artikel concludeert: ‘Onze bevindingen roepen vragen op over ons begrip van de kosmische geschiedenis. Astronomen die modellen maken van het heelal moeten nu terug naar de tekentafel: er is meer verfijning nodig.’ Bron: ESO.

References[+]

References
1 Starburststelsels zijn sterrenstelsels die een episode van zeer intense stervorming ondergaan. Het tempo waarin ze nieuwe sterren vormen, kan meer dan honderd keer zo groot zijn als in onze eigen sterrenstelsel, de Melkweg. De zware sterren in deze sterrenstelsels produceren ioniserende straling, stellaire uitstromingen en supernova-explosies, die de dynamische en chemische evolutie van het hen omringende medium sterk beïnvloeden. Het onderzoek van de massadistributie van sterren in deze sterrenstelsels kan ons niet alleen meer vertellen over hun eigen evolutie, maar ook over die van het heelal als geheel.
2 De koolstofdateringsmethode wordt gebruikt voor het bepalen van de ouderdom van voorwerpen die organisch materiaal bevatten. Door de hoeveelheid 14C te meten – een radioactieve isotoop waarvan de hoeveelheid continu afneemt – kan men berekenen wanneer een dier of een plant is gestorven. De isotopen die bij het ALMA-onderzoek zijn gebruikt, 13C en 18O, ontstaan door kernfusiereacties in het inwendige van sterren en zijn stabiel. Hierdoor nemen hun hoeveelheden in de loop van het bestaan van een sterrenstelsel voortdurend toe.
3 Deze verschillende vormen van het molecuul, zogeheten isotopologen, verschillen in het aantal neutronen dat ze kunnen bevatten. De koolstofmonoxidemoleculen die in dit onderzoek worden gebruikt zijn daar voorbeelden van, omdat een stabiele koolstofisotoop zowel twaalf als dertien kerndeeltjes in zijn kern kan hebben en een stabiele zuurstofisotoop zestien, zeventien of achttien.
4 Schneider et al. deden hun spectroscopische waarnemingen van afzonderlijke sterren in 30 Doradus, een stervormingsgebied in de nabijgelegen Grote Magelhaense Wolk, met de Fiber Large Array Multi Element Spectrograph (FLAMES) van de Very Large Telescope (VLT). Dit onderzoek was een van de eerste in zijn soort dat gedetailleerd genoeg was om te laten zien dat het heelal stervormingsregio’s kan produceren met massaspreidingen die afwijken van die in de Melkweg.

Spitzer ziet vroege sterrenstelsels als een dolle sterren maken

De meeste sterrenstelsels produceren sterren in laag tempo. Soms raken stelsels in een fase van ‘starburst’, waarbij honderden malen zo snel sterren worden gemaakt als gewoonlijk. Starburst-stelsels werden als zeldzaam beschouwd, maar nieuw onderzoek met de Spitzer-telescoop laat zien dat in de periode van 1,5 miljard jaar na de oerknal zo’n 15 procent van de sterrenstelsels starburst-stelsels zijn. Credit: NASA/JPL-Caltech/K. Caputi (University of Groningen)

Een team astronomen onder leiding van de Groningse sterrenkundige Karina Caputi heeft met de Amerikaanse Spitzer-ruimtelescoop ontdekt dat in 15 procent van de sterrenstelsels in het vroege heelal een bijzonder hoge productie van nieuwe sterren plaatsvindt. Ze behoren tot de zogeheten starburst-stelsels. Op basis van eerder onderzoek was de aanname dat slechts een paar procent van de sterrenstelsels in die categorie viel.

De astronomen keken met de infraroodtelescoop Spitzer naar een collectie sterrenstelsels van 1,5 miljard jaar na de oerknal. Het onderzoek, dat gisteren werd  gepubliceerd in het vaktijdschrift Astrophysical Journal, laat zien dat deze uitbarstingen van snelle stervorming (zogeheten starbursts) vrij gewoon waren in het vroege heelal en een belangrijke rol hebben gespeeld in het ontstaan van sterren in die periode. In het huidige heelal zijn starbursts een zeldzaam verschijnsel.

Uit de bevindingen blijkt dat ongeveer de helft van de nieuwe sterren in het vroege heelal op het conto van starburst-sterrenstelsels kan worden geschreven. “Hiermee hebben we voor het eerst aangetoond dat starburst-stelsels veel belangrijker zijn in de vroege stervorming in het heelal dan we dachten,” licht Caputi (Kapteyn Instituut, Rijksuniversiteit Groningen) toe. “We hebben een onbekende populatie starburst-stelsels gevonden waardoor we onze kijk op de aanwas van sterren in veel sterrenstelsels dienen te herzien. We moeten zorgen dat onze theorieën over galactische evolutie hier rekening mee gaan houden.”

Caputi en collega’s bestudeerden een dataset met bijna 6000 verre sterrenstelsels uit de Spitzer Matching Survey of the UltraVISTA ultra-deep Stripes (SMUVS). Eerder onderzoek richtte zich voornamelijk op starbursts in zware sterrenstelsels, geselecteerd uit kleine datasets. De catalogus die nu is gebruikt, geeft een veel completer beeld door de vondst van middelzware sterrenstelsels die ook bol van de stervormingsactiviteit staan.

Waardoor alle uitbarsting van stervorming nu precies wordt aangewakkerd, blijft een raadsel. Mogelijke oorzaken zijn samensmeltingen van sterrenstelsels, waarbij gaswolken ontstaan die dicht genoeg zijn om de stervorming op te starten. Zwaartekrachtsinteracties met buur-sterrenstelsels of ophopingen van materie tussen de stelsels zouden de stervorming ook in gang kunnen zetten. “We hebben nog veel werk te doen om precies te achterhalen waardoor sterrenstelsels in starburst-modus gaan,” besluit Caputi. “Nu we weten hoe belangrijk deze starbursts zijn, zijn we extra gemotiveerd om dit raadsel tot op de bodem uit te zoeken.” Bron: Astronomie.nl.

IC 10, een sterrenstelsel vol potentiële bronnen van zwaartekrachtsgolven

Credit: X-ray: NASA/CXC/UMass Lowell/S.Laycock et al. Optical: Bill Snyder Astrophotography

Zie hier IC 10, een onregelmatig sterrenstelsel, dat in 1887 ontdekt is door de Amerikaanse sterrenkundige Lewis Swift. Hij zag IC 10 nog aan als een oplichtende wolk van gas en stof, maar nu weten we dat het een compleet sterrenstelsel is, dat met een afstand van 2,2 miljoen lichtjaar net zo ver weg ligt als het Andromedastelsel. Het maakt dan ook deel uit van de Lokale Groep van sterrenstelsels, waar onder andere de Melkweg, het Andromedastelsel (M31) en het Driehoeksstelsel (M33) toe behoren. IC 10 is een zogeheten ‘starburst galaxy’, mmmm…. hoe heet dat in het Nederlands, een starburststelsel wellicht? In zo’n sterrenstelsel worden sterren gevormd in een veel hoger tempo dan in ons Melkwegstelsel. Met de Amerikaanse röntgentelescoop Chandra, die in een satelliet in een baan om de aarde zweeft, zijn in IC 110 maar liefst 110 bronnen van röntgenstraling ontdekt, hoogenergetische bronnen die voor een deel systemen zijn, waar een neutronenster of zwart gat materiaal opslurpt van een nabije ster, dat vervolgens in een accretieschijf terecht komt en dan verhit wordt en röntgenstraling uitzendt. Op de foto hieroven zie je die bronnen als de puntjes met een blauwe gloed. Van die systemen zal een deel zich ontwikkelen tot een systeem met twee neutronensterren of zwarte gaten en die zullen dan vervolgens na verloop van tijd sneller om elkaar heendraaien en ten slotte samensmelten tot één zwart gat. Als dat zo is zullen ze zwaartekrachtsgolven uitstralen, die op aarde gedetecteerd kunnen worden met instrumenten zoals LIGO in de VS en VIRGO in Europa. Met LIGO zijn al drie keer zwaartekrachtsgolven afkomstig van smeltende paren van zwarte gaten ontdekt. IC 10 bevat daarmee talloze potentiële nieuwe bronnen van zwaartekrachtsgolven. In de gaten houden dat stelsel!

Bron: Chandra.

Hubble ziet klein sterreneiland gevuld met supersterren

credit: ESA/Hubble & NASA

De Hubble-telescoop heeft een opname gemaakt van het sterrenstelsel SBS 1415+437, een onregelmatig dwergstelsel op een afstand van 45 miljoen lichtjaar. Dit sterrenstelsel is een zogenaamd Wolf-Rayet-sterrenstelsel – dat zijn starburst-stelsels met een ongewoon hoog aantal Wolf-Rayetsterren (een zeldzame categorie van hete en massieve sterren).Dit soort sterren bevatten tientallen zonnemassa’s en een superkrachtige sterrewind – net zoiets als de zonnewind, maar dan van orkaankracht. Als gevolg hiervan verliest zo’n ster bijzonder snel massa – in 100.000 jaar tijd kan een complete zonnemassa aan materiaal weggeblazen worden! Wolf-Rayetsterren zijn ook heet (tot wel 40 keer heter dan de zon) en belachelijk helder – een enkel exemplaar kan evenveel licht afgeven als miljoenen zonnen. Aangezien dit soort sterren zo intens zijn, zijn ze een kort leven beschoren. Live fast and die young, zeg maar. Na minder dan een miljoen jaar na geboorte zeggen dit soort sterren kaboem en vandaar dat ze zeldzaam zijn. In een gemiddeld sterrenstelsel zoals de Melkweg zijn er op ieder moment slechts enkele tientallen actief – maar dat geldt niet voor Wolf-Rayets-sterrenstelsels, waarin het stikt van die dingen.Hoe dan ook, een mooi plaatje, nietwaar? Kijk vooral ook naar de talloze prachtige achtergrondstelsels 😉 Bron: NASA.

‘Geheim’ van Starburst-stelsels ontrafelt

Credit: B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); ALMA (NRAO/ESO/NAOJ); A. Leroy; STScI/NASA, ST-ECF/ESA, CADC/NRC/CSA

Sterrenstelsels kunnen grofweg in twee types verdeeld worden: ‘rode’ stelsels met nauwelijks stervorming (zoals de meeste elliptische sterrenstelsels) en ‘blauwe’ stelsels met veel stervorming (zoals de meeste spiraalstelsels). Maar sommige stelsels kunnen als ‘hyperblauw’ getypeerd worden: ze maken wel 1000 keer meer sterren dan typische spiraalstelsels zoals onze Melkweg. Dit soort stelsels worden ‘starburst galaxies‘ genoemd (vrij vertaald: sterreflits-stelsels), maar waarom zijn dit soort stelsels zo goed in het maken van nieuwe sterren? Om dit geheim te ontraadselen, hebben astronomen gebruik gemaakt van ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) om de kern van het sterrenstelsel NGC 253 te bestuderen. Dit stelsel, ook wel het Sculptor-stelsel genoemd, is het meest dichtbijzijnde starburststelsel. In de kern van dit stelsel wemelt het van de stervormingsgebieden, maar het aantal sterrenkraamkamers is an sich geen criterium voor een starburst. Er moet dus nog een ingrediënt zijn en astronomen denken die nu te hebben gevonden.

Men heeft met ALMA gekeken naar de radiosignaturen van een aantal moleculen, waaronder koolmonoxide, waterstofcyanide en ingewikkelder moleculen zoals H13CN en H13CO+. Deze moleculen kunnen gebruikt worden als indicator voor de hoeveelheid koel waterstofgas. Dit waterstofgas vormt het belangrijkste ingrediënt van nieuwe sterren, maar geeft uit zichzelf weinig straling af. Door goed te kijken naar de concentratie, verspreiding en beweging van de indicatormoleculen hebben astronomen vastgesteld dat de stervormingsgebieden in een starburststelsel vele malen dichter, massiever en turbulenter zijn dan hun soortgenoten in rustige stelsels, zoals ons melkwegstelsel. De volgende vraag is of er in starburst-stelsels zoals NGC 253 ook een ander type sterren geproduceerd wordt dan in ‘gewone’ stelsels zoals ons eigen Melkwegstelsel. Bron: National Radio Astronomy Observatory.

Mag ik even voorstellen: J125013.50+073441.5

Credit: ESA/Hubble & NASA, M. Hayes

Het heet officieel J125013.50+073441.5, een catalogusnaam waarin z’n coördinaten aan de hemel verwerkt zijn. Het is een ‘starburst galaxy’, een Engelse benaming waar ik tot op heden nog steeds geen goede Nederlandse naam voor gevonden heb, maar ik hou het voor het gemak nog maar even op stervormingsstelsel. Er vindt een uitbarsting van stervorming plaats in J125013.50+073441.5 en dat zie je op de foto hierboven – gemaakt met Hubble’s Wide Field Camera 3 in het kader van het onderzoek genaamd LARS (Lyman Alpha Reference Sample) – in de vorm van al die blauwe vlekjes. Dat zijn de gebieden in de spiraalarmen van J125013.50+073441.5, waar uit gas- en stofwolken grote aantallen sterren worden geboren. Zodra het gas in de sterrenstelsels op is stopt direct de uitbarsting van stervorming en breken rustiger tijden voor het stelsel aan. Voor de liefhebbers: hier is het origineel van de foto, 12,4 Mb op de digitale weegschaal. Bron: Hubble. .

Zwarte gaten breken stervorming in zwaarste sterrenstelsels af

Credit: ESO, APEX (MPIfR/ESO/OSO), A. Weiss et al., NASA Spitzer Science Center

Met behulp van de APEX-telescoop hebben astronomen een sterk verband gevonden tussen de krachtigste uitbarstingen van stervorming in het vroege heelal en de zwaarste sterrenstelsels van nu. De hevige stervorming in de sterrenstelsels werd abrupt afgebroken, waardoor ze eindigden als de huidige zware – maar passieve – stelsels van ouder wordende sterren. De astronomen hebben ook de waarschijnlijke oorzaak voor het plotselinge einde van de ‘starbursts’ ontdekt: de opkomst van superzware zwarte gaten. Astronomen hebben waarnemingen van de LABOCA-camera van de door ESO beheerde 12-meter Atacama Pathfinder Experiment-telescoop (APEX) gecombineerd met metingen die verricht zijn met onder meer ESO’s Very Large Telescope en NASA’s Spitzer Space Telescope. Het doel was om te onderzoeken in hoeverre heldere, verre sterrenstelsels zich in groepen of clusters hebben verzameld. Hoe sterker sterrenstelsels geclusterd zijn, des te omvangrijker zijn hun halo’s van donkere materie – de onzichtbare materie die het overgrote deel van de massa van een sterrenstelsel vormt. De nieuwe resultaten zijn de meest nauwkeurige clustermetingen die ooit bij dit soort stelsels zijn gedaan. De sterrenstelsels zijn dermate ver weg dat hun licht er ongeveer tien miljard jaar over heeft gedaan om ons te bereiken. We zien hen dus zoals ze ongeveer tien miljard jaar geleden waren. De stelsels liggen allemaal in een gebied aan de hemel dat Extended Chandra Deep Field South heet, gelegen in het zuidelijke sterrenbeeld Oven (Fornax). Hieronder een video, waarin wordt ingezoomd op dat stukje aan de hemel.

In deze momentopnamen van het vroege heelal ondergaan de stelsels de meest intensieve vorm van stervorming die we kennen: een starburst. Door de massa’s van de halo’s van donkere materie rond de sterrenstelsels te meten, en computersimulaties te gebruiken die laten zien hoe zulke halo’s in de loop van de tijd groeien, hebben de astronomen ontdekt dat deze verre starburststelsels uit de begintijd van het heelal uiteindelijk zijn veranderd in elliptische reuzenstelsels – de zwaarste sterrenstelsels in het huidige heelal. “Het is voor het eerst dat we zo’n duidelijk verband hebben gevonden tussen de meest energierijke starburststelsels in het vroege heelal, en de zwaarste sterrenstelsels van nu”, aldus Ryan Hickox (Dartmouth College, VS, en Durham University, VK). Verder wijzen de nieuwe waarnemingen erop dat de heldere starbursts in deze verre sterrenstelsels slechts honderd miljoen jaar duren – erg kort naar kosmologische begrippen. Toch slagen de stelsels erin om in die korte tijd hun aantallen sterren te verdubbelen. Het plotselinge einde aan deze snelle groei is een van de dingen in de geschiedenis van sterrenstelsels die astronomen nog niet helemaal begrijpen. “We weten dat zware elliptische sterrenstelsels lang geleden nogal plotseling stopten met het produceren van sterren, en nu passief zijn. En wetenschappers vragen zich af wat krachtig genoeg kan zijn om de starburst van een compleet sterrenstelsel af te breken”, zegt teamlid Julie Wardlow (o.a. University of California at Irvine, VS). De resultaten van het team hebben een mogelijke verklaring opgeleverd: in dat stadium van de kosmische geschiedenis vertonen starburststelsels ongeveer dezelfde clustering als quasars, wat erop wijst dat ze zich in dezelfde halo’s van donkere materie bevinden. Quasars behoren tot de meest energierijke objecten in het heelal: het zijn galactische bakens van intense straling die worden aangedreven door een superzwaar zwart gat in hun kern. Er zijn steeds meer aanwijzingen dat de intense starbursts enorme hoeveelheden materie naar het zwarte gat toevoeren. Hierdoor zendt de quasar op zijn beurt krachtige uitbarstingen van energie uit, waarvan wordt aangenomen dat zij het nog in het sterrenstelsel aanwezige gas – het bouwmateriaal voor nieuwe sterren – wegblazen. Hierdoor valt het stervormingsproces stil. Bron: ESO.

Hubble en Spitzer zien grote stervorming in vroegste periode heelal

Credit: NASA / JPL-Caltech / STScI-ESA / Y. Ono (Univ. of Tokyo) & B. Weiner (Univ. of Arizona)

Op foto’s gemaakt door de Hubble ruimtetelescoop in zichtbaar licht en z’n collega Spitzer in infrarood licht is niet meer dan een klein vlekje te zien: van het sterrenstelsel genaamd GN-108036. Het is één van de verst verwijderde sterrenstelsels die men ooit ontdekt heeft. GN-108036 bevindt zich maar liefst 12,9 miljard lichtjaar van de aarde, hetgeen betekent dat het stelsel al 750 miljoen jaar na de oerknal bestond. Het heelal zelf is 13,7 miljard jaar oud, dus GN-108036 kwam voor toen het heelal nog maar 5% van z’n huidige leeftijd had, in z’n kleutertijd dus. Het meest opvallende aan GN-108036 is z’n grote helderheid – relatief uiteraard, want het kostte de nodige moeite om ‘m waar te nemen, zelfs voor Hubble en Spitzer. GN-108036 heeft die grote helderheid te danken aan een enorme snelheid waarmee ‘ie sterren produceert: maar liefst 100 sterren zoals onze zon per jaar. De snelheid waarmee dit in de Melkweg gebeurt ligt 30 keer lager, waarbij je moet beseffen dat de Melkweg vijf keer groter en 100 keer zwaarder is dan GN-108036. 😯 Kortom, GN-108036 mag met recht een ‘starburst galaxy’ worden genoemd. Kennelijk waren de omstandigheden in die vroege fase van het heelal, die ook wel de donkere eeuwen worden genoemd, rijp om stelsels als GN-108036 ten tonele te voeren. Dankzij dergelijke sterrenstelsels kon het waterstofgas geïoniseerd raken en raakte het heelal transparant voor de voorbijrazende fotonen. Bron: Spitzer.

Subaru ziet sterclusters in M82 die superwinden creëren

M82 door Subaru. Credit: NAOJ

Het welbekende ‘geboorteflitsstelsel’ [1]Leuke term, nietwaar? Zie deze discussie. M82 in het sterrenbeeld Grote Beer, op de Astroblogs een regelmatige blikvanger, is onlangs tot diep in de kern door sterrenkundigen onderzocht met het instrument COMICS (Cooled Mid-Infrared Camera and Spectrometer) op de 8,2 meter Subaru telescoop op Hawaï. Zoals de naam al doet vermoeden kijkt dat instrument in het midden-infrarood van het spectrum – zeg 10 tot 30 μm aan golflengten – en daarmee kan ‘ie dieper doordringen in de met stofwolken afgeladen kern dan met optische telescopen. Zodoende kon men onlangs in die kern diverse clusters van jonge sterren ontdekken, die enorme sterwinden van heet gas uitbraken, de zogenaamde superwinden. In M82 worden veel meer sterren geboren dan in een sterrenstelsel als ons eigen Melkweg en die jonge sterren produceren sterwinden, die met snelheden tot wel 800.000 km per uur gassen tot ver buiten de kern van M82 brengen. Op de bovenste foto hiernaast – gelieve te dubbelklikken voor de grote versie – zie je die sterclusters in de kern van M82, op de onderste foto zijn die uitgespuugde gassen te zien. Uit de waarnemingen blijkt dat niet één bron verantwoordelijk is voor de superwinden, maar meerdere enorme sterclusters, waar zich miljoenen jonge sterren moeten ophouden. Alle ins en outs van die superwinden-latende-sterclusters in de kern van M82 zijn te vinden in dát wetenschappelijke artikel van de heer P.Ghandi en consorten, welke binnenkort in papieren versie te verkrijgen is als artikel in volume 63 (2011) van de Publications of the Astronomical Society of Japan. Maar ja, daar zijn we niet allemaal op geabonneerd neem ik aan. 😉 Bron: NAOJ.

References[+]

References
1 Leuke term, nietwaar? Zie deze discussie.