Universiteit Leiden Universiteit Leiden

Nederlands English

Hubble ziet geboorte elliptisch sterrenstelsel in vroege heelal

Astronomen hebben met de Hubble Ruimtetelescoop voor het eerst de vroege fase van stervorming gezien van de kern van een ellipsvormig sterrenstelsel, 3 miljard jaar na de oerknal. De groeiende kern vlamt op door het licht van miljoenen pasgeboren sterren die in razend tempo worden gevormd. Het team, met onder anderen de Nederlandse astronomen Marijn Franx (Universiteit Leiden) en Pieter van Dokkum (Yale, VS) publiceert het onderzoeksresultaat op 28 augustus in Nature.

Terugkijken naar 3 miljard jaar na de oerknal

Elliptische sterrenstelsels zijn grote, gasarme verzamelingen van oudere sterren, en zijn een van de drie hoofdtypen melkwegstelsels, naast de spiraal- en balkspiraalstelsels. De theorie voorspelt dat de reusachtige elliptische stelsels van binnenuit worden gevormd, maar bewijs daarvoor ontbrak tot op heden.

Het onderzoeksteam heeft nu met de Hubble-telescoop voor de eerste keer een compacte, galactische kern in wording waargenomen. De waarnemingen zijn bevestigd met de Keck-telescoop op Hawaï. Het elliptische stelsel is waargenomen zoals het er 11 miljard jaar geleden uitzag, slechts 3 miljard jaar na de oerknal.

Kleiner dan maar twee keer zo zwaar als de Melkweg

Hoewel het sterrenstelsel (dat de bijnaam Sparky heeft gekregen) slechts een fractie meet van onze Melkweg, bevat het ‘kleuterstelsel’ zoveel jonge sterren, dat het al twee keer zoveel ‘weegt’ als het onze. De astronomen verwachten dat het prille sterrenstelsel zal uitgroeien tot een elliptisch reuzenstelsel. Mogelijk maakt het stelsel deel uit van een veel grotere populatie vergelijkbare stelsels, die echter door stof aan het zicht zijn onttrokken.

Grootte bepalen en productiesnelheid van sterren berekenen

Nadat de astronomen de grootte van het elliptische stelsel hadden vastgesteld op basis van de Hubble-opnamen, hebben ze met behulp van archiefdata van NASA’s Spitzer- en ESA’s Herschel-telescoop berekend hoe snel de kern sterren produceert. Ze kwamen tot een aantal van 300 per jaar. ‘Dat is 30 keer zoveel als het aantal dat de Melkweg jaarlijks produceert’, zegt coauteur Marijn Franx. ‘Deze productiesnelheid is echt bijzonder hoog. De ‘energiecentrale’ die we hebben ontdekt bevat twee keer zoveel sterren als de 100.000 lichtjaar metende Melkweg, samengepakt in een gebied dat slechts 6000 lichtjaar beslaat.’

Wolken donkere materie spelen mogelijk rol in geboortegolf sterren

De grote uitbraak van stervorming in een klein maar zeer zwaar sterrenstelsel, is typisch voor het jonge heelal. Volgens eerste auteur Erica Nelson (Yale, VS) gebeurt dat nu niet meer. ‘We vermoeden dat het heelal kort na de oerknal als geheel veel dichter was, waardoor het mogelijk was veel compactere objecten te produceren.’

De astronomen veronderstellen dat de raadselachtige, onzichtbare donkere materie een belangrijke rol speelt in het aanwakkeren van de geboortegolf van sterren. Dit extreme proces gaat gepaard met veel stofvorming, die het zicht op de jonge stelsels grotendeels verhindert.

Tweede auteur Pieter Van Dokkum (Yale, VS) is blij dat de jarenlange zoektocht nu zijn vruchten heeft afgeworpen. ‘We kijken uit naar de antwoorden die Hubble’s opvolger, de James Webb Space Telescope (JWST), ons gaat geven op de vraag welke fysica de vorming van dit soort objecten nu precies aandrijft.’

Hubble ziet stergeboorte in pril sterrenstelsel in het jonge heelal. Credit: NASA, ESA, G. Illingworth (University of California, Santa Cruz), het GOODS-team

Links

Het artikel ‘A massive galaxy in its core formation phase three billion years after the Big Bang’  verschijnt op 28 augustus 2014 in het tijdschrift Nature. Het team bestaat uit: E. Nelson (Yale University, USA), P. van Dokkum (Yale University, USA), M. Franx (Leiden University, The Netherlands), G. Brammer (STScI, USA), I. Momcheva (Yale University, USA), N. M. Forster Schreiber (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching, Germany), E. da Cunha (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germany), L. Tacconi (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching, Germany), R. Bezanson (University of Arizona, USA), A. Kirkpatrick (University of Massachusetts, USA), J. Leja (Yale University, USA), H-W. Rix (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germany), R. Skelton (SAAO, South Africa), A. van der Wel (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germany), K. Whitaker (Goddard Space Center, USA), and S. Wuyts (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching, Germany).