Stervorming is een van de meest fundamentele verschijnselen in het heelal. Binnen sterren wordt oermateriaal van de oerknal verwerkt tot zwaardere elementen die we vandaag waarnemen. In de uitgestrekte atmosfeer van bepaalde soorten sterren combineren deze elementen zich tot complexere systemen zoals moleculen en stofkorrels, de bouwstenen voor nieuwe planeten, sterren en sterrenstelsels en uiteindelijk voor het leven. Gewelddadige stervormingsprocessen laten anders saaie sterrenstelsels in de duisternis van de diepe ruimte schijnen en maken ze voor ons over grote afstanden zichtbaar.
Stervorming begint met het instorten van de dichtste delen van interstellaire wolken, gebieden die worden gekenmerkt door een relatief hoge concentratie van moleculair gas en stof zoals het Orion-complex (ESO PR Photo 20/04) en het Galactic Center-gebied (ESO Press Release 26 / 03). Aangezien dit gas en stof producten zijn van eerdere stervorming, moet er een vroeg tijdperk zijn geweest waarin ze nog niet bestonden.
Maar hoe zijn de eerste sterren dan ontstaan? Het beschrijven en uitleggen van "oerstervorming" - zonder moleculair gas en stof - is een grote uitdaging in de moderne astrofysica.
Een bepaalde klasse van relatief kleine sterrenstelsels, bekend als "Blue Dwarf Galaxies", bieden mogelijk nabije en hedendaagse voorbeelden van wat er in het vroege heelal is gebeurd tijdens de vorming van de eerste sterren. Deze sterrenstelsels zijn arm aan stof en zwaardere elementen. Ze bevatten interstellaire wolken die in sommige gevallen vrij veel lijken op die oerwolken waaruit de eerste sterren waren gevormd. En toch, ondanks het relatieve gebrek aan stof en moleculair gas dat de basisingrediënten vormt voor stervorming zoals we die kennen van de Melkweg, herbergen die Blauwe Dwergstelsels soms zeer actieve stervormingsgebieden. Dus door die gebieden te bestuderen, hopen we misschien de stervormingsprocessen in het vroege heelal beter te begrijpen.
Zeer actieve stervorming in NGC 5253
NGC 5253 is een van de dichtstbijzijnde van de bekende Blauwe Dwergstelsels; het bevindt zich op een afstand van ongeveer 11 miljoen lichtjaar in de richting van het zuidelijke sterrenbeeld Centaurus. Enige tijd geleden besloot een groep Europese astronomen [1] om dit object nader te bekijken en stervormingsprocessen te bestuderen in de primordiale omgeving van dit sterrenstelsel.
Toegegeven, NGC 5253 bevat wel wat stof en zwaardere elementen, maar aanzienlijk minder dan ons eigen Melkwegstelsel. Het is echter vrij extreem als een locatie met intense stervorming, een overvloedig "starburst-sterrenstelsel" in astronomische terminologie, en een uitstekend object voor gedetailleerde studies van grootschalige stervorming.
ESO PR Photo 31a / 04 biedt een indrukwekkend beeld van NGC 5253. Dit composietbeeld is gebaseerd op een nabij-infraroodbelichting verkregen met het multi-mode ISAAC-instrument gemonteerd op de 8,2 m VLT Antu-telescoop van de ESO Paranal Observatory (Chili) , evenals twee beelden in de optische golfband verkregen uit het Hubble Space Telescope data-archief (gelegen op ESO Garching). Het VLT-beeld (in de K-band bij golflengte 2,16 urn) is rood gecodeerd, de HST-beelden zijn respectievelijk blauw (V-band op 0,55 urn) en groen (I-band op 0,79 urn).
Het enorme vermogen om licht te verzamelen en de fijne optische kwaliteit van de VLT maakten het mogelijk om het zeer gedetailleerde nabij-infrarode beeld (cf. PR Photo 31b / 04) te verkrijgen tijdens een belichtingstijd van slechts 5 minuten. De uitstekende atmosferische condities van Paranal op het moment van de waarneming (zie 0,4 boogseconden) maken de combinatie mogelijk van ruimte- en grondgegevens tot een kleurenfoto van dit interessante object.
Aan de westelijke (rechter) kant van de melkweg is een grote stofbaan zichtbaar, maar overal zijn stofvlekken zichtbaar, samen met een groot aantal kleurrijke sterren en sterrenhopen. De verschillende kleurschakeringen zijn indicatief voor de ouderdom van de objecten en de mate van verduistering door interstellair stof. Het nabij-infrarood VLT-beeld dringt veel beter door de stofwolken dan de optische HST-beelden, en sommige diep ingebedde objecten die niet in het optische worden gedetecteerd, verschijnen daarom als rood in het gecombineerde beeld.
Door de grootte en infraroodhelderheid van elk van deze 'verborgen' objecten te meten, konden de astronomen sterren onderscheiden van sterrenhopen; ze tellen maar liefst 115 clusters. Het was ook mogelijk om hun leeftijd af te leiden - ongeveer 50 van hen zijn astronomisch erg jong, minder dan 20 miljoen jaar. De verdeling van de massa's van de clustersterren lijkt op die van clusters in andere sterrenstelsels, maar het grote aantal jonge sterrenhopen en sterren is buitengewoon in een sterrenstelsel zo klein als NGC 5253.
Wanneer beelden worden verkregen van NGC 5253 bij steeds langere golflengten, zie cf. ESO PR Photo 31c / 04 die werd gemaakt met de VLT in de L-band (golflengte 3,7? M), de melkweg ziet er heel anders uit. Het geeft niet langer de rijkdom aan bronnen weer die in het K-band-beeld worden gezien en wordt nu gedomineerd door een enkel helder object. Door middel van een groot aantal waarnemingen in verschillende golflengtegebieden, van de optische tot de radio, ontdekken de astronomen dat dit enkele object evenveel energie afgeeft in het infrarode deel van het spectrum als het hele sterrenstelsel in het optische gebied. De hoeveelheid energie die op verschillende golflengten wordt uitgestraald, laat zien dat het een jonge (een paar miljoen jaar), zeer massieve (meer dan een miljoen zonsmassa's) sterrencluster is, ingebed in een dichte en zware stofwolk (meer dan 100.000 zonnemassa's van stof) ; de emissie in PR Photo 31c / 04 komt uit dit stof).
Een blik op het begin
Deze resultaten laten zien dat een sterrenstelsel zo klein als NGC 5253, bijna 100 keer kleiner dan ons eigen Melkwegstelsel, honderden compacte sterrenclusters kan produceren. De jongste van deze clusters zijn nog steeds diep ingebed in hun geboortewolken, maar wanneer ze worden waargenomen met infraroodgevoelige instrumenten zoals ISAAC bij de VLT, vallen ze inderdaad op als zeer heldere objecten.
De meest massieve van deze clusters bevat ongeveer een miljoen zonsmassa's en schijnt maar liefst 5000 zeer heldere massieve sterren. Het kan heel goed lijken op de voorlopers in het vroege heelal van de oude bolhopen die we nu waarnemen in grote sterrenstelsels zoals de Melkweg. In die zin geeft NGC 5253 ons een direct zicht op ons eigen begin.
Notitie
[1] De groep bestaat uit Giovanni Cresci (Universiteit van Florence, Italië), Leonardo Vanzi (ESO-Chili) en Marc Sauvage (CEA / DSN / DAPNIA, Saclay, Frankrijk). Meer details over dit onderzoek zijn beschikbaar in een onderzoeksartikel ("The Star Cluster-populatie van NGC 5253" door G. Cresci et al.) Dat binnenkort verschijnt in het toonaangevende onderzoekstijdschrift Astronomy & Astrophysics (een voordruk is beschikbaar als astro-ph / 0411486).
Oorspronkelijke bron: ESO-persbericht
Hier is meer informatie over hoe sterren worden gevormd.
