In de verre kosmos hebben astronomen een sterrenstelsel ontdekt dat op sterven ligt nadat het is gebotst met een buurstelsel. Elk jaar verliest het stelsel zo’n tienduizend zonnen aan gas.
Het stervende sterrenstelsel, ID2299 genaamd, ligt op 9 miljard lichtjaar afstand. Doordat een recente botsing lekt ID2299 enorme hoeveelheden gas de lege ruimte in.
Gewoonlijk zou dit gas gebruikt worden om nieuwe sterren te vormen in een stelsel. Als dat geen optie is, zal de ontwikkeling van het sterrenstelsel stil komen te staan en gaat het een vroegtijdige dood tegemoet.
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 ...
Grote zwieper
Sterrenstelsels die zich bij elkaar in de buurt bevinden, zullen langzaam maar zeker naar elkaar toe bewegen. Wanneer ze botsen, raken de sterren van beide stelsels met elkaar vermengd en blijft er een samengesteld stelsel over.
Een internationaal team astronomen bekeek zo’n samengesteld sterrenstelsel dat zich op een laat moment in een botsing bevindt. Ze ontdekten dat de botsing het gas in ID2299 een zwieper heeft gegeven die groot genoeg is om het de lege ruimte in te slingeren.
Externe dader
Het is niet de eerste keer dat astronomen een stelsel ontdekken waaruit gas weglekt. Maar tot nog toe leek het alsof dat gasverlies alleen optreedt als er iets vanuit het binnenste van het stelsel het gas naar buiten blaast.
Dat ‘iets’ kunnen bijvoorbeeld nieuwe, pasgevormde sterren zijn waar een stroom van gas en andere materie uit ontsnapt. De zogeheten sterrenwind die zo ontstaat, kan gas in de omgeving naar buiten duwen.
Maar het kan ook gaan om het zwarte gat in het centrum van het sterrenstelsel. Een zwart gat slurpt allerlei materiaal uit zijn omgeving naar binnen, maar stoot daarbij als tegenreactie ook energierijke straling uit.
Nu is het voor het eerst dat er een externe dader kan worden aangewezen: een botsend stelsel. Volgens astronoom Jeremy Fensch van het onderzoekscentrum voor astrofysica in de Franse stad Lyon is het mogelijk dat stelsels hun gas regelmatig op deze manier verliezen. ‘Het kan enorme gevolgen hebben voor ons begrip van de evolutie van sterrenstelsels’, zegt hij in een persbericht.
Opvallende staart
De astronomen weten zeker dat het vertrek van het gas niet te wijten is aan een zwart gat of stervorming. Daarvoor is de snelheid waarmee het stelsel gas ‘bloedt’ te groot. Bovendien heeft het stelsel een opvallende gasstaart; een langgerekte sliert gas die uit het stelsel de ruimte in waaiert. Zo’n staart duidt erop dat de zwaartekracht van een buurstelsel aan het gas heeft getrokken.
Het sterrenstelsel zal bijna de helft van zijn gas aan de ruimte verliezen. Uit het gas dat achterblijft, ontstaan ondertussen in een hoog tempo nog nieuwe sterren. Daardoor zal ook dit gas ‘binnenkort’, over zo’n 10 miljoen jaar, op zijn. Een nieuwe generatie sterren is dan niet meer mogelijk, zegt het onderzoeksteam.
Niet gemakkelijk
‘Dit onderzoek is een bevestiging van de theorie dat sterrenstelsels gas verliezen door botsingen’, zegt de Leidse sterrenkundige Simon Portegies Zwart. ‘Dat dachten we in feite al, maar we hadden er nog geen bewijs voor. Deze onderzoekers zagen een stelsel dat in een hoog tempo gas verliest én dat een gasstaart heeft, wat erop wijst dat het net is gebotst . Ze tellen één en één bij elkaar op en trekken de conclusie dat het een de ander heeft veroorzaakt.’
Omdat de waarneming bevestigt wat astronomen al vermoedden, vindt Portegies Zwart het verschijnsel op zichzelf niet verrassend. ‘Maar wel verrassend dat het gevónden is’, benadrukt hij. ‘Sterrenstelsels doen er lang over om naar elkaar toe te bewegingen, maar het moment dat ze daadwerkelijk op elkaar botsen is heel kort. Dat maakt het vinden van zo’n net gebotst object niet gemakkelijk.’
Verspreid gas
Ook Marijn Franx, die aan de Universiteit Leiden de evolutie van sterrenstelsels bestudeert, vindt het niet vreemd dat gas verloren gaat bij een botsing. Wel plaatst hij een kanttekening bij de conclusie van de onderzoekers dat dit stelsel daardoor geen nieuwe sterren meer zal maken.
‘Over het algemeen laten kosmologische simulaties zien dat mergers (het samensmelten van stelsels – red.) de stervorming in de stelsels niet stoppen, tenzij er een enorm zwaar zwart gat ontstaat. Deze onderzoekers geven niet aan waarom ze denken dat dat hier anders zou zijn’, aldus Franx.
Franx wijst erop dat niet al het gas verloren gaat. ‘Bovendien is het waarschijnlijk dat veel van het gas dat nu wordt uitgestoten later terugvalt in het stelsel.’ Hij is er dus niet van overtuigd dat deze gebeurtenis de definitieve dood van het stelsel inluidt.
Portegies Zwart sluit zich hierbij aan, maar twijfelt wel of terugvallend gas nog ‘bruikbaar’ is voor stervorming. ‘Als in een stelsel geconcentreerde klompen gas zitten, kan daar gemakkelijk een ster uit ontstaan. Maar als het gas in die klompen wordt weggeblazen, en vervolgens verspreid over het hele stelsel terugvalt, dan is het moeilijk om daar weer sterren uit te maken. Het stervormingsproces kan dus wel geremd worden. Het kritiekpunt is zeker terecht, maar uiteindelijk is de vraag hoe het proces verder gaat.’
Minutenwerk
De onderzoekers hebben geluk gehad met hun vondst. De telescoop die ze gebruikten, de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chili, heeft meer dan honderd verre sterrenstelsels in beeld gebracht. Het stelsel ID2299 was maar een paar minuten lang bekeken door de telescoop, maar dat leverde genoeg informatie op om het onderzoek, gepubliceerd in het wetenschappelijk blad Nature Astronomy, te voltooien.
