Heb je een tiener? Dan ken je het verhaal. En terwijl u toch bezig bent, heeft hun auto gas nodig. Blijkbaar is er een reden voor het woord 'universeel', omdat tienerstelsels niet veel anders zijn. Dankzij enkele nieuwe studies van de Very Large Telescope van ESO hebben astronomen tijdens hun evolutie veel beter gekeken naar adolescente sterrenstelsels en hun 'voedingsgewoonten'. Zo'n 3 tot 5 miljard jaar na de oerknal waren ze het gelukkigst toen ze net van gas werden voorzien, maar later ontwikkelden ze een vraatzuchtige eetlust ... voor kleinere sterrenstelsels!
Wetenschappers weten al lang dat vroege structuren van sterrenstelsels veel kleiner waren dan de grote spiralen en forse elliptische stelsels die het huidige universum vullen. Het is echter een raadsel gebleven om precies uit te zoeken hoe sterrenstelsels aankomen - en waar de bulkvoorraad vandaan komt. Nu heeft een internationale groep astronomen meer dan honderd uur aan observaties met de VLT uitgevoerd om te helpen bepalen hoe gasrijke sterrenstelsels zich hebben ontwikkeld.
"Er zijn twee verschillende manieren om sterrenstelsels te laten groeien: gewelddadige samenvoegingsgebeurtenissen wanneer grotere sterrenstelsels kleinere opeten, of een soepelere en continue gasstroom naar sterrenstelsels." legt teamleider Thierry Contini (IRAP, Toulouse, Frankrijk) uit. "Beide kunnen ertoe leiden dat er veel nieuwe sterren ontstaan."
De onderneming is MASSIV - de Mass Assembly Survey met de VIsible imaging Multi-Object Spectrograph, een krachtige camera en spectrograaf op de VLT. Het is een ongelooflijke uitrusting die wordt gebruikt om de afstand en eigenschappen van de onderzochte sterrenstelsels te meten. Niet alleen observeerde het onderzoek in het nabije infrarood, maar gebruikte het ook een integrale veldspectrograaf en adaptieve optica om de beelden te verfijnen. Dit stelt astronomen in staat de bewegingen en inhoud van binnenstelsels in kaart te brengen en laat ruimte voor een aantal zeer verrassende resultaten.
“Voor mij was de grootste verrassing de ontdekking van veel sterrenstelsels zonder rotatie van hun gas. Dergelijke sterrenstelsels worden niet waargenomen in het nabije heelal. Geen van de huidige theorieën voorspelt deze objecten ', zegt Benoît Epinat, een ander lid van het team.
"We hadden ook niet verwacht dat bij veel van de jonge sterrenstelsels in het onderzoek zwaardere elementen in hun buitenste delen geconcentreerd zouden zijn - dit is precies het tegenovergestelde van wat we tegenwoordig in sterrenstelsels zien", voegt Thierry Contini toe.
Deze resultaten wijzen op een grote verandering tijdens de galactische "tienerjaren". Ergens in de jonge heelalstaat was een soepele gasstroom een aanzienlijke bouwsteen, maar fusies zouden later een belangrijkere rol spelen.
“Om te begrijpen hoe sterrenstelsels groeiden en evolueerden, moeten we ze tot in de kleinste details bekijken. Het SINFONI-instrument op ESO's VLT is een van de krachtigste instrumenten ter wereld om jonge en verre sterrenstelsels te ontleden. Het speelt dezelfde rol als een microscoop voor een bioloog ”, voegt Thierry Contini toe.
Het team is van plan deze sterrenstelsels verder te bestuderen met toekomstige instrumenten op de VLT en ALMA te gebruiken om het koude gas in deze sterrenstelsels te bestuderen. Hun werk met gas is echter niet het enige 'station' in het blok. In een afzonderlijke studie onder leiding van Kate Rubin (Max Planck Institute for Astronomy) is de Keck I-telescoop op Mauna Kea, Hawaii, gebruikt om gas te onderzoeken dat geassocieerd is met honderd sterrenstelsels op afstanden tussen 5 en 8 miljard lichtjaar - de oudere tieners. Ze hebben het eerste bewijs gevonden dat gas terugstroomt naar verre sterrenstelsels die actief nieuwe sterren vormen.
Blijkbaar vindt materie, net als een tiener met de munchies, zijn weg naar die galactische buikjes. Een voedingstheorie is een instroom uit enorme gasreservoirs met lage dichtheid die de intergalactische holtes vullen ... een andere is een enorme kosmische materiecyclus. Hoewel er weinig bewijs is dat beide hypothesen ondersteunt, is waargenomen dat gassen wegstromen van sommige sterrenstelsels en door verschillende bronnen kunnen worden verstoord - zoals supernova-gebeurtenissen of groepsdruk van gigantische sterren.
'Terwijl dit gas wegdrijft, wordt het teruggetrokken door de zwaartekracht van de melkweg en kan het dezelfde melkweg opnieuw binnenkomen in tijdschalen van één tot enkele miljarden jaren. Dit proces kan het mysterie oplossen: het gas dat we in sterrenstelsels vinden, is misschien maar ongeveer de helft van de grondstof die uiteindelijk als brandstof voor stervorming terechtkomt. ' zegt Dr. Rubin. “Grote hoeveelheden gas worden tijdens het transport opgevangen, maar zullen te zijner tijd de melkweg weer binnenkomen. Tel het gas van de melkweg bij elkaar op en het gas dat momenteel kosmische recycling ondergaat, en er is voldoende ruwe stof om rekening te houden met de waargenomen snelheid van stervorming. "
Het is misschien wel een kwestie van kosmische recycling ... maar ik zou me veiliger voelen als ik mijn koekjes verberg.
Originele verhaalbronnen: ESO News Release en MPIA Science News Release. Voor verder lezen: Research Paper 1, Research Paper 2, Research Paper 3 en Research Paper 4.
