Astronomen hebben een groot aantal zeer oude sterren ontdekt in de dunne schijf van de Melkweg. Dat wijst erop dat dit deel van ons sterrenstelsel minder dan een miljard jaar na de oerknal al bestond – veel eerder dan gedacht.
De Melkweg heeft de vorm van een – ietwat gedraaide en scheefgetrokken – platte schijf met in het midden een verdikking. Die schijf, met een diameter van ongeveer 100.000 lichtjaar, bestaat uit een dik en een dun gedeelte. De dunne schijf is het centrale vlak waarin de meeste sterren, waaronder de zon, zich bevinden. Het is ook de lichtgevende band van sterren die je ziet als je op een stikdonkere plek omhoog kijkt. De dikke schijf, die de dunne omvat, bevat zelf veel minder sterren.
Onder sterrenkundigen heerste het idee dat de dunne schijf ongeveer 8 tot 10 miljard jaar geleden is ontstaan. Nu blijkt dat de schijf veel ouder is: waarschijnlijk ontstond een deel van de sterren erin al ruim 13 miljard jaar geleden. Dat concludeert een internationale onderzoeksgroep aan de hand van een leeftijdsanalyse van sterren in de omgeving van de zon. De onderzoekers deelden hun resultaten in het wetenschappelijke tijdschrift Astronomy & Astrophysics.
Thomas Hertog werkte samen met Stephen Hawking en onderzoekt de oerknal
Tijd en natuurwetten zijn voortgekomen uit de oerknal, in een chaotisch proces van toevalligheden, zegt theoretisch natuurkun ...
Oude sterren
De onderzoeksgroep gebruikte waarnemingen van ruimtetelescoop Gaia. Ze bestudeerden 565.606 sterren in een gebied van 3200 lichtjaar rondom de zon. Van ongeveer 200.000 sterren konden ze een betrouwbare leeftijdsschatting maken.
Ze ontdekten verrassend veel oude sterren in de dunne schijf. Veel bleken meer dan 10 miljard jaar oud. Sommige ontstonden zelfs meer dan 13 miljard jaar gelden. Dat is beduidend ouder dan verwacht. Ter vergelijking: de zon is 4,6 miljard jaar jong.
‘Deze oude sterren in de schijf suggereren dat de vorming van de dunne schijf van de Melkweg veel eerder begon dan eerder werd aangenomen, zo’n 4 tot 5 miljard jaar eerder’, zegt sterrenkundige Samir Nepal van het Leibniz-instituut voor Astrofysica in Potsdam. Dat betekent dat de dunne schijf minder dan een miljard jaar na de oerknal al ontstond, nog voordat de Melkweg tien miljard jaar geleden een kleiner dwergsterrenstelsel opslokte.
Achtergrondbeeld: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC/Caltech).
Zware elementen
Een van de kenmerken van oude sterren is dat ze geen zware elementen meedragen. Deze sterren ontstonden toen het heelal nog jong was en bijna uitsluitend waterstof en helium bevatte. Zwaardere elementen zijn in de afgelopen miljarden jaren ontstaan in sterren door kernfusie. Pas nadat die zwaardere atomen tijdens het explosieve einde van sterren de ruimte in zijn geblazen, kunnen ze onderdeel uitmaken van nieuwe generaties sterren. Een noemenswaardige hoeveelheid zware elementen hebben, is dus alleen iets voor de jongelui onder de sterren.
Uit het nieuwe onderzoek bleek dat een deel van de bejaarde sterren in de Melkwegschijf inderdaad nauwelijks zware elementen bevat. Maar de sterrenkundigen ontdekten dat er ook oude sterren zijn die twee keer zo veel zware elementen bevatten als de veel jongere zon. Dat wijst erop dat de hoeveelheid zware elementen in de dunne schijf in de begintijd snel toenam.
Zoiets is mogelijk als er een intense periode van stervorming was in het centrum. Daarbij ontstonden er dan snel veel sterren, die na een kort en heftig leven uit elkaar knalden en hun omgeving verrijkten met zware elementen.
Nepal wijst erop dat deze ontdekking in lijn is met recente waarnemingen van onder meer de James Webb-ruimtetelescoop. Die ontdekte dat sterrenstelsels mogelijk al veel eerder in de geschiedenis van het heelal ontstonden dan gedacht.
