Het sterrenstelsel dwingt astronomen mogelijk om hun ideeën over hoe sterrenstelsels sterven, bij te stellen.

Wanneer sterrenstelsels stoppen met het vormen van nieuwe sterren, is het betreffende stelsel stervende. In dat geval is het door zijn voorraad aan interstellair gas heen. In een nieuwe studie zijn onderzoekers echter op iets merkwaardigs gestuit. Een sterrenstelsel blijkt namelijk in razend tempo zijn ster-vormende gas uit te stoten. Het onderzoeksteam denkt dat deze spectaculaire ontwikkeling in gang is gezet door een botsing met een ander sterrenstelsel. De waarneming dwingt astronomen mogelijk om hun ideeën over hoe sterrenstelsels sterven, bij te stellen.

Het sterrenstelsel
Met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) sloegen onderzoekers het betreffende sterrenstelsel – dat de naam ID2299 draagt – slechts enkele luttele minuten gade. Dit was voor het krachtige instrument echter lang genoeg om het sterrenstelsel en zijn gasstaart te kunnen detecteren. ID2299 staat zo ver weg dat zijn licht er ongeveer 9 miljard jaar over heeft gedaan om ons te bereiken. Dat betekent dat we zien het zien toen het heelal nog maar 4,5 miljard jaar oud was. 

Gas
De waarnemingen onthullen dat ID2299 gas uitstoot in een tempo van tienduizenden zonsmassa’s per jaar. Hierdoor zal het stelsel maar liefst 46 procent van zijn totale hoeveelheid koud gas kwijtraken. Omdat het stelsel ook in een zeer hoog tempo nieuwe sterren vormt – honderden keren sneller dan ons Melkwegstelsel – zal ook het overgebleven gas heel snel opraken. Hierdoor zal de sterproductie in ID2299 binnen enkele tientallen miljoenen jaren tot stilstand komen. “Het is voor het eerst dat we een karakteristiek massarijk sterrenstelsel in het verre heelal hebben waargenomen dat door een enorme uitstoot van koud gas begint te ‘sterven’,” aldus onderzoeksleider Annagrazia Puglisi.

Botsing
De grote vraag is waarom de lozing van het gas zich zo snel – met het equivalent van 10.000 zonnen per jaar – voltrekt. Maar daar hebben de onderzoekers nu een verklaring voor gevonden. Zo denken ze dat dit spectaculaire gasverlies is veroorzaakt door een botsing tussen twee sterrenstelsels die zich uiteindelijk tot ID2299 hebben samengevoegd. Waarom? De onderzoekers leiden deze verklaring af uit de connectie van het uitgestoten gas met de zogenoemde ‘getijdenstaart’. Dit zijn langgerekte stromen van sterren en gas die ontstaan  wanneer twee sterrenstelsels samensmelten. Deze stromen zijn echter doorgaans te zwak om bij verre sterrenstelsels te kunnen waarnemen. Omdat de getijdenstaart van ID2299 nog maar net de ruimte in ‘gelanceerd’ is – en daardoor relatief helder is – heeft het team deze toch kunnen herkennen.

Deze artistieke impressie toont het sterrenstelsel ID2299, het resultaat van een galactische botsing, en een deel van zijn gas dat wordt uitgestoten door de ‘getijdenstaart’ die het gevolg is van deze fusie. Afbeelding: ESO/M. Kornmesser

Het betekent dus dat het sterrenstelsel ID2299 stervende is door toedoen van een zware botsing. En dat is interessant. Tot nu toe dachten astronomen namelijk dat de uitstoot van stervormingsmateriaal – die ertoe leidt dat een sterrenstelsel geen sterren meer kan produceren – wordt veroorzaakt door ‘winden’. Deze winden zouden het gevolg zijn van stervorming en van de activiteit van het zwarte gat in de kern van het stelsel. Maar het nieuwe onderzoek wijst er nu op dat ook botsingen tussen sterrenstelsels mogelijk verantwoordelijk zijn voor de teloorgang van een sterrenstelsel.

Herzien
Deze ontdekking dwingt astronomen mogelijk om hun ideeën over hoe de stervorming in sterrenstelsels tot stilstand komt, te herzien. “Ons onderzoek suggereert dat de oorzaak van de gasuitstoot kan liggen bij het samensmeltingsproces, en dat winden en getijdenstaarten heel veel op elkaar kunnen lijken,” legt onderzoeker Emanuele Daddi uit. Dit betekent dat de winden die sommige onderzoekers bij verre sterrenstelsels hebben gezien, in werkelijkheid weleens getijdenstaarten kunnen zijn geweest. “Wellicht zijn we genoodzaakt om onze ideeën over hoe sterrenstelsels ‘sterven’ bij te stellen,” aldus Daddi.

Evolutie
Al met al levert de studie een belangrijke bijdrage aan ons begrip over de evolutie van verre sterrenstelsels. “ALMA heeft nieuw licht geworpen op de mechanismen die de vorming van sterren in verre sterrenstelsels kunnen stopzetten,” aldus onderzoeker Chiara Circosta. “De waarneming van deze kolossale ontwrichtende gebeurtenis voegt een belangrijk stukje toe aan de ingewikkelde puzzel van de evolutie van sterrenstelsels.”

In de toekomst zou het team ALMA kunnen gebruiken om ID2299 nog nauwkeuriger te bekijken. Op die manier zouden ze meer te weten kunnen komen over de dynamiek van het uitgestoten gas. Daarnaast is het wachten op de toekomstige Extremely Large Telescope (ELT) die ESO momenteel in de Atacama-woestijn aan het bouwen is. Waarnemingen met deze krachtige telescoop zou het team namelijk in staat stellen om de verbanden tussen de sterren en het gas in ID2299 te onderzoeken, om zo nog meer inzicht te krijgen in de evolutie van sterrenstelsels.

Over de ELT
De Extremely Large Telescope krijgt een primaire spiegel met een diameter van zo’n 39 meter. Die hoofdspiegel bestaat uit 798 segmenten en die moeten samen een perfecte spiegel vormen. Als dat lukt, is deze telescoop tot grootse dingen in staat. Er zijn drie hoofddoelen. Het belangrijkste doel is om te proberen om de eigenschappen van de atmosferen van aardachtige planeten te meten. Daarnaast zal de telescoop in staat zijn om verder dan ooit van zich af te kijken, waardoor deze zelfs zwakke lichtpuntjes aan de rand van het zichtbare heelal kan waarnemen. Naar verwachting kan de ELT ons dan ook meer vertellen over de eerste sterren en sterrenstelsels die kort na de oerknal ontstonden en dus een licht werpen op de evolutie van het universum. Ten slotte zal de ELT in staat zal zijn om het licht van nabije sterrenstelsels op te splitsen in het licht van individuele sterren. Zo kunnen we bijvoorbeeld meer leren over hoe Melkwegstelsels in onze eigen achtertuin gevormd zijn.