Sterrenstelsels die stoppen met het produceren van nieuwe sterren, beginnen meestal niet opnieuw. Maar nu hebben sterrenkundigen voor het eerst een stelsel uit deze dode toestand zien ontwaken. Dat laat mogelijk zien waar onderzoekers verkeerd zitten in hun begrip van sterrenstelsels in het vroege heelal.
In het verre heelal is een vreemd, zombie-achtig sterrenstelsel waargenomen. Dit ‘ondode’ sterrenstelsel was 20 miljoen jaar lang gestopt met het vormen van sterren. Toen kwam het plots weer tot leven in een uitbarsting van activiteit. Dat zou een kosmisch mysterie over de vroegste sterrenstelsels kunnen helpen verklaren.
‘We hebben sterrenstelsels gezien die uitbarstingen van stervorming doormaakten en we hebben ook sterrenstelsels gezien die geen sterren meer vormden. Maar dit is het eerste geval van een stelsel dat gestopt is met het vormen van sterren en vervolgens dit verjongingsproces heeft doorgemaakt’, zegt astronoom Guido Roberts-Borsani van de Universiteit van Genève in Zwitserland.
‘Als we iets buitenaards ontmoeten, dan is het een machine’
Oude sterren en pril leven – dat zijn de onderwerpen waar het hart van sterrenkundige Leen Decin harder van gaat kloppen.
Vroegst gevormde sterrenstelsels
Roberts-Borsani en zijn collega’s hebben het sterrenstelsel A2744-YD4 waargenomen met de James Webb-ruimtetelescoop (JWST). Vanwege de tijd die het licht nodig had om naar de telescoop te reizen, zagen ze het sterrenstelsel zoals het er slechts 650 miljoen jaar na de oerknal uitzag. Daarmee is het een van de vroegst gevormde stelsels.
De onderzoekers vonden zowel heldere, jonge sterren als zwakkere, oudere sterren. Dat was nog nooit eerder in één stelsel samen gezien.
De leeftijden van de sterren impliceren dat het sterrenstelsel na pakweg 100 miljoen jaar van stervorming ongeveer 20 miljoen jaar stil is gevallen. Daarna begon het weer sterren te produceren. Dit proces is nog nooit eerder gezien. Dat betekent dat uitzoeken wat de oorzaak is, cruciaal kan zijn voor ons begrip van de meest afgelegen sterrenstelsels.
Een mogelijke verklaring is dat het stelsel is samengesmolten met andere sterrenstelsels. Die kunnen het dode stelsel van nieuwe brandstof voor stervorming hebben voorzien. Ook zou het vreemde verschijnsel het gevolg kunnen zijn van gas dat door supernova-explosies (het gewelddadige einde van een zware ster) wordt weggeblazen en vervolgens terug in het sterrenstelsel valt.
Stelsels lijken jonger
‘Jonge sterren kunnen gemakkelijk oude sterren overschaduwen. Om de massa’s van sterrenstelsels nauwkeurig te bepalen, moeten we dus weten of er een oudere populatie aanwezig is die wordt overschaduwd door heldere jonge sterren’, zegt astronoom Claude-André Faucher-Giguère van de Northwestern-universiteit in Illinois. ‘Als we deze mogelijkheid negeren, kunnen er grote fouten optreden in onze telling van de sterrenstelselpopulatie – met fundamentele gevolgen voor theoretische modellen.’
De belangrijkste fouten zouden zitten in onze berekeningen van de massa’s en leeftijden van deze sterrenstelsels. Als de schittering van de jonge sterren de oude sterren verbergt, lijken sterrenstelsels jonger te zijn en minder massa te hebben dan in werkelijkheid het geval is.
Paradigmaverschuiving
Toen JWST begon met het terugsturen van foto’s van het vroege heelal, zagen sterrenkundigen veel sterrenstelsels die groter en ouder waren dan verwacht. Dit deed sommige onderzoekers twijfelen aan het idee dat vroege sterrenstelsels stabiel en constant in hun stervorming zijn. Uitbarstingen en stiltes in de activiteit van deze sterfabrieken zouden de nieuwe waarnemingen kunnen verklaren.
‘Als dit uitbarst-gedrag wordt bevestigd, kan dat een aantal van deze raadselachtige JWST-waarnemingen verklaren’, zegt astronoom Christopher Hayward van het Flatiron-instituut in New York. ‘Tot nu toe waren er geen waarnemingen die wijzen op het soort explosieve stervorming dat nodig is om de JWST-waarnemingen te verklaren. Maar dit kan het begin van dat bewijs zijn.’
Maar dit is slechts één sterrenstelsel. Of het gedrag vaker voorkomt, valt dus nog te bezien. Als dat zo is, dan zou het wel eens een grote paradigmaverschuiving kunnen zijn in hoe we naar het vroege heelal kijken. ‘We verwachten dat in de eerste paar honderd miljoen jaar van het heelal eigenlijk alle sterrenstelsels deze explosieve, gewelddadige vorm van stervorming ondergingen’, zegt Hayward. ‘Maar we hebben natuurlijk veel meer waarnemingen nodig om te bewijzen dat dit een alomtegenwoordig fenomeen is.’
