Persbericht

Traag groeiende sterrenstelsels

13 oktober 2010

Nieuwe waarnemingen met ESO’s Very Large Telescope hebben het eerste directe bewijs opgeleverd dat jonge sterrenstelsels kunnen groeien door koel gas uit hun omgeving aan te zuigen, en dit gas als grondstof voor de vorming van vele nieuwe sterren te gebruiken. In de eerste miljarden jaren na de oerknal nam de massa van het gemiddelde sterrenstelsel dramatisch toe, en de manier waarop dit gebeurde vormt een van de belangrijkste vraagstukken in de moderne astrofysica. De resultaten van dit onderzoek verschijnen op 14 oktober in het tijdschrift Nature.

De eerste sterrenstelsels ontstonden toen het heelal nog geen miljard jaar oud was. Ze waren veel kleiner dan de reusachtige stelsels – waartoe ook de Melkweg behoort – van nu. Op de een of andere manier is de grootte van het gemiddelde sterrenstelsel in de loop van de kosmische geschiedenis dus toegenomen. Dat komt voor een belangrijk deel doordat sterrenstelsels vaak met elkaar in botsing komen en zo grotere stelsels vormen. Maar mogelijk bestaat er nog een ander, rustiger groeimechanisme, dat nu door een Europees team van astronomen met behulp van ESO’s Very Large Telescope is onderzocht.

Volgens dat alternatieve scenario kunnen jonge sterrenstelsels ook groeien door aantrekking van de koele stromen van waterstof- en heliumgas waarmee het jonge heelal gevuld was, om uit dat oermateriaal vervolgens sterren te vormen. Net zoals een groot bedrijf kan uitbreiden door met andere bedrijven te fuseren of door meer personeel aan te nemen, kunnen ook jonge sterrenstelsels blijkbaar op twee manieren in omvang toenemen: door met andere stelsels te fuseren of door meer materie aan te trekken.

Teamleider Giovanni Cresci (Osservatorio Astrofisico di Arcetri) zegt: ‘De nieuwe resultaten van de VLT vormen het eerste directe bewijs dat de aantrekking van oergas werkelijk plaatsvond en hevige stervorming en de groei van zware sterrenstelsels in het jonge heelal mogelijk maakte.’ De ontdekking zal van grote betekenis zijn voor ons begrip van de evolutie van het heelal sinds de oerknal. Mogelijk zullen de theorieën over het ontstaan en de evolutie van sterrenstelsels herschreven moeten worden.

Het onderzoeksteam begon door drie zeer verre sterrenstelsels te selecteren, om te zien of er aanwijzingen konden worden gevonden voor de toevloed van oergas uit de omringende ruimte en de daarmee gepaard gaande stervorming. Daarbij werd er goed op gelet dat de geselecteerde stelsels niet verstoord waren door interacties met andere stelsels. Het betreft drie zeer ordelijke, gelijkmatig roterende schijfstelsels, vergelijkbaar met de Melkweg, die worden waargenomen zoals ze ongeveer twee miljard jaar na de oerknal waren (bij een roodverschuiving van ongeveer 3).

In sterrenstelsels in het huidige heelal worden zware elementen [1] het meest in de buurt van het centrum gevonden. Maar toen Cresci’s en zijn collega’s de geselecteerde verre sterrenstelsels met de SINFONI-spectrograaf van de VLT [2] in kaart brachten, bleek tot hun grote verrassing dat er bij alle drie in de buurt van het centrum een plek met minder zware elementen te vinden was, waar hevige stervorming plaatsvond. Dat wijst er op dat het materiaal dat daar voor de vorming van nieuwe sterren wordt gebruikt, afkomstig is uit het maagdelijke gas uit de omringende ruimte, dat weinig zware elementen bevat. Nooit eerder is een beter bewijs gevonden dat jonge sterrenstelsels oergas uit hun omgeving aantrekken en voor de vorming van nieuwe generaties van sterren gebruiken.

‘Dit onderzoek is geheel te danken aan de uitmuntende prestaties van het SINFONI-instrument van de VLT. Dat heeft een nieuw venster geopend voor het onderzoek van de chemische eigenschappen van zeer verre sterrenstelsels. SINFONI levert niet alleen informatie in twee ruimtelijke dimensies, maar ook in een derde, spectrale dimensie. Hierdoor kunnen we gelijktijdig de bewegingen binnen sterrenstelsels waarnemen en de chemische samenstelling van het interstellaire gas onderzoeken,’ aldus Cresci.

Noten

[1] Het gas waarmee het jonge heelal was gevuld, bestond vrijwel uitsluitend uit waterstof en helium. De eerste generaties van sterren verwerkten dit oermateriaal door middel van kernfusie tot zwaardere elementen, zoals zuurstof, stikstof en koolstof. Dit materiaal werd vervolgens terug de ruimte in geblazen door de intense deeltjeswinden van zware, jonge sterren en supernova-explosies. Daardoor namen de hoeveelheden ‘zware elementen’, zoals astronomen alles wat zwaarder is dan helium, in de sterrenstelsels geleidelijk toe.

[2] Door het zwakke licht van een ver sterrenstelsel met behulp van krachtige telescopen en spectrografen tot zijn samenstellende kleuren uiteen te rafelen, kunnen astronomen de vingerafdrukken van de verschillende chemische elementen opsporen, en daaruit afleiden hoeveel zware elementen het stelsel bevat. Met het SINFONI-instrument van de VLT kunnen astronomen zelfs nog een stapje verder gaan en afzonderlijke spectra maken van de verschillende delen van een object. Zo kunnen zij de verdeling van zware elementen over een sterrenstelsel in kaart brengen. Daaruit kan vervolgens worden afgeleid in welk deel van het stelsel de meeste stervorming plaatsvindt.

Meer informatie

Dit onderzoek is gepubliceerd in het artikel ‘Gas accretion in distant galaxies as the origin of chemical abundance gradients’, door Cresci et al., dat op 14 oktober 2010 in Nature verschijnt.

Het onderzoeksteam bestaat uit G. Cresci (Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italië), F. Mannucci (Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italië), R. Maiolino (INAF, Osservatorio Astronomico di Roma, Italië), A. Marconi (Universitá di Firenze, Italië), A. Gnerucci (Universitá di Firenze, Italië) en L. Magrini (Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italië).

ESO, de Europese Zuidelijke Sterrenwacht, is de belangrijkste intergouvernementele sterrenkundeorganisatie in Europa, en het meest productieve astronomische observatorium ter wereld. ESO wordt ondersteund door 14 landen: België, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Italië, Nederland, Oostenrijk, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland. ESO voert een ambitieus programma uit, gericht op het ontwerp, de bouw en het beheer van krachtige grondobservatoria die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. ESO speelt ook een leidende rol bij het bevorderen en organiseren van samenwerking op sterrenkundig gebied. ESO beheert drie waarnemingslocaties van wereldklasse in Chili: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staat ESO’s Very Large Telescope (VLT), de meest geavanceerde optische sterrenwacht ter wereld. Ook is ESO de Europese partner van de revolutionaire telescoop ALMA. Daarnaast is ESO momenteel bezig met ontwerpstudies voor de 42-meter Europese Extremely Large optische/nabij-infrarood Telescoop (E-ELT), die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.

Links

• Onderzoeksartikel: Nature paper

Contact

Giovanni Cresci
Osservatorio Astrofisico di Arcetri
Italy
Tel: +39 055 275 2230
Mobiel: +39 335 680 3756
E-mail: gcresci@arcetri.astro.it

Douglas Pierce-Price
ESO
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6759
E-mail: dpiercep@eso.org

Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT and Survey telescopes Public Information Officer
Garching, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
E-mail: rhook@eso.org

Marieke Baan (Perscontact Nederland)
ESO Science Outreach Network en NOVA Informatie Centrum
Tel: +31(0)20-5257480
E-mail: eson-netherlands@eso.org

Connect with ESO on social media