Persbericht

Van explosieve stervorming naar stellaire drooglegging

ALMA werpt licht op mysterie van de ontbrekende zware sterrenstelsels

24 juli 2013

Nieuwe waarnemingen met de ALMA-telescoop in Chili geven astronomen meer inzicht in hoe door hevige stervorming het gas uit sterrenstelsels – de grondstof voor toekomstige generaties van sterren – wordt verdreven. De spectaculaire beelden tonen een enorme uitstroom van moleculair gas dat door stervormingsgebieden in het nabije Sculptorstelsel is weggeblazen. Deze nieuwe resultaten helpen verklaren waarom er zo weinig zware sterrenstelsels zijn in het heelal. Het onderzoek wordt op 25 juli 2013 gepubliceerd in het tijdschrift Nature.

Sterrenstelsels – systemen zoals onze Melkweg die honderden miljarden sterren kunnen bevatten – zijn de bouwstenen van de kosmos. Een van de ambitieuze doelstellingen van de moderne astronomie is om te begrijpen hoe sterrenstelsels groeien en evolueren. Een van de sleutelvragen heeft betrekking op de stervorming: wat bepaalt het aantal nieuwe sterren dat in een sterrenstelsel zal ontstaan?

Het Sculptorstelsel, ook bekend als NGC 253, is een spiraalstelsel in het zuidelijke sterrenbeeld Beeldhouwer. Met een afstand van ongeveer 11,5 miljoen lichtjaar is het een van onze naaste intergalactische buren en het meest nabije ‘starburststelsel’ [1] dat vanaf het zuidelijk halfrond te zien is. Met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hebben astronomen opzwellende zuilen van koud, dicht gas ontdekt die het centrum van de schijf van het stelsel ontvluchten.

‘Met ALMA’s voortreffelijke beeldscherpte en gevoeligheid kunnen we voor het eerst duidelijk zien hoe enorme concentraties van koud gas worden uitgestoten door uitdijende schillen van intense druk die door jonge sterren zijn veroorzaakt,’ zegt Alberto Bolatto van de Universiteit van Maryland (VS), hoofdauteur van het onderzoeksartikel. ‘De hoeveelheid gas die we meten levert ons het duidelijke bewijs dat sommige groeiende sterrenstelsels meer gas afstoten dan opnemen. We hebben hier mogelijk te maken met een modern voorbeeld van een gebeurtenis die in het vroege heelal heel normaal was.’

Deze resultaten kunnen helpen verklaren waarom astronomen zo weinig zware sterrenstelsels in het heelal hebben aangetroffen. Computermodellen laten zien dat oudere, rodere sterrenstelsels veel meer massa en grotere aantallen sterren zouden moeten bevatten dan we nu waarnemen. Het lijkt erop dat de galactische afvoer van gas zo sterk is dat het stelsel wordt beroofd van de grondstof die nodig is voor de vorming van de volgende generatie van sterren [2].

‘Deze structuren vormen een boog die vrijwel exact aansluit op de randen van de al eerder waargenomen uitstroom van heet gas,’ aldus Fabian Walter, hoofdonderzoeker aan het Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg (Duitsland) en mede-auteur van het onderzoeksartikel. ‘We kunnen nu de ontwikkeling van starburst tot uitstroom op de voet volgen.’

De onderzoekers hebben vastgesteld dat enorme hoeveelheden moleculair gas – jaarlijks bijna tien keer de massa van onze zon en misschien wel meer – met snelheden van 150 duizend tot bijna 1 miljoen kilometer per uur door het stelsel zijn weggeblazen [3]. Er wordt klaarblijkelijk meer gas uitgestoten dan er op hetzelfde moment voor de vorming van nieuwe sterren wordt gebruikt. In dit tempo is het stelsel in minder dan 60 miljoen jaar door zijn gasvoorraad heen.

‘Voor mij is dit een goed voorbeeld van hoe nieuwe instrumenten gestalte kunnen geven aan de toekomst van de astronomie. We onderzoeken het starburstgebied van NGC 253 en andere nabije starburststelsels al bijna tien jaar. Maar vóór ALMA hadden we niet de mogelijkheid om zulke details te zien,’ zegt Walter. Bij het onderzoek is een vroege configuratie van ALMA gebruikt, met slechts 16 antennes. ‘We kijken met spanning uit naar wat de voltooide ALMA met 66 antennes van dit soort uitstromen laat zien!’, voegt Walter daar aan toe.

Vervolgonderzoek met de volledige ALMA-array zal wellicht duidelijkheid kunnen geven over het uiteindelijke lot van het weggeblazen gas. Dan zal blijken of de ‘wind’ van starbursts slechts onderdeel is van een galactisch kringloopproces of werkelijk stervormingsmateriaal afvoert.

Noten

[1] Starburststelsels produceren in een ongekend tempo nieuwe sterren. Omdat NGC 253 een van de meest nabije voorbeelden van zo’n extreem productief stelsel is, vormt hij een ideaal doelwit voor het onderzoek naar de gevolgen van zo’n stellaire geboortegolf.

[2] Bij eerdere waarnemingen is heter, maar veel minder dicht gas ontdekt dat van de stervormingsgebieden in NGC 253 weg stroomt, maar dat alléén zou weinig of geen invloed hebben op het lot van het sterrenstelsel en zijn vermogen om nieuwe generaties van sterren te produceren. De nieuwe ALMA-gegevens tonen het veel dichtere moleculaire gas dat bij de vorming van nieuwe sterren is ‘weggeschopt’ en vervolgens samen met het ijle, hete gas naar de halo van het stelsel wordt afgevoerd.

[3] Hoewel de snelheden hoog zijn, zijn ze mogelijk niet hoog genoeg om het gas uit het stelsel te laten ontsnappen. Het is denkbaar dat het, na een verblijf van vele miljoenen jaren, vanuit de halo terugstroomt naar de schijf van het stelsel en een nieuwe episode van stervorming veroorzaakt.

Meer informatie

De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in het artikel ‘The Starburst-Driven Molecular Wind in NGC 253 and the Suppression of Star Formation’ van Alberto D. Bolatto et al., dat op 25 juli 2013 in Nature verschijnt.

Het onderzoeksteam bestaat uit A.D. Bolatto (Vakgroep Astronomie, Laboratory for Millimeter-wave Astronomy, and Joint Space Institute, Universiteit van Maryland, VS), S.R. Warren (Universiteit van Maryland), A.K. Leroy (National Radio Astronomy Observatory, Charlottesville, VS), F. Walter (Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg, Duitsland), S. Veilleux (Universiteit van Maryland), E.C. Ostriker (Vakgroep Astrofysische Wetenschappen, Princeton Universiteit, VS), J. Ott (National Radio Astronomy Observatory, New Mexico, VS), M. Zwaan (European Southern Observatory, Garching, Duitsland), D.B. Fisher (Universiteit van Maryland), A. Weiss (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Duitsland), E. Rosolowsky (Vakgroep Fysica, Universiteit van Alberta, Canada) end J. Hodge (Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg, Duitsland). 

ESO is de belangrijkste intergouvernementele astronomische organisatie in Europa en de meest productieve sterrenwacht ter wereld. Zij wordt ondersteund door vijftien landen: België, Brazilië, 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 ontwerpen, bouwen en beheren van grote sterrenwachten die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. Ook speelt ESO een leidende rol bij het bevorderen en organiseren van samenwerking op astronomisch gebied. ESO beheert drie waarnemingslocaties van wereldklasse in Chili: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staan ESO’s Very Large Telescope (VLT), de meest geavanceerde optische sterrenwacht ter wereld, en twee surveytelescopen: VISTA werkt in het infrarood en is de grootste surveytelescoop ter wereld en de VLT Survey Telescope is de grootste telescoop die uitsluitend is ontworpen om de hemel in zichtbaar licht in kaart te brengen. ESO is ook de Europese partner van de revolutionaire telescoop ALMA, het grootste astronomische project van dit moment. Daarnaast bereidt ESO momenteel de bouw voor van de 39-meter Europese Extremely Large optical/near-infrared Telescope (E-ELT), die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.

Links

• Onderzoeksartikel
• Meer over ALMA
• Foto’s van ALMA
• Persbericht van het NRAO
• Persbericht van het MPIA

Contact

Alberto Bolatto
University of Maryland
USA
Tel: +49 6221 528 493
E-mail: bolatto@astro.umd.edu

Martin Zwaan
ESO
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6834
E-mail: mzwaan@eso.org

Fabian Walter
Max-Planck Institut für Astronomie
Heidelberg, Germany
Tel: +49 6221 528 225
E-mail: walter@mpia.de

Richard Hook
ESO, Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Mobiel: +49 151 1537 3591
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