zon

Goed nieuws voor de zon! Onderzoek toont aan dat het dankzij turbulente gaswolken mogelijk is om haar verloren gewaande zussen op te sporen door te kijken naar de elementen waar zowel de zon als haar zussen uit bestaan.

Sterren bestaan voornamelijk uit waterstof en helium. Maar ze bevatten ook kleine hoeveelheden andere elementen. Bijvoorbeeld koolstof, zuurstof en ijzer. Door het licht dat sterren uitstralen te bestuderen, kunnen astronomen vaststellen hoe groot de concentratie van deze elementen is. Die concentratie verschilt van ster tot ster. Behalve wanneer we kijken naar sterren die deel uitmaken van een door de zwaartekracht bijeengehouden cluster. Die sterren hebben dezelfde concentratie elementen. “Als een familie waarbinnen alle leden dezelfde set genen delen,” legt onderzoeker Mark Krumholz uit.

Zusje van de zon
Het is nuttig om die ‘genen’ van sterren te kunnen identificeren. Met name omdat sterren die familie van elkaar zijn niet altijd in hun geboorteplek blijven hangen. De meeste sterren worden geboren in een sterrencluster, maar verlaten het cluster. Wetenschappers vroegen zich lang af of het mogelijk is om sterren die het cluster reeds hebben verlaten en er ver van verwijderd zijn, ‘thuis te brengen’. Oftewel: aan de hand van de elementen waaruit sterren bestaan, vaststellen dat twee sterren die zich nu aan weerszijden van het sterrenstelsel bevinden ooit deel uitmaakten van dezelfde groep. Als we dat kunnen vaststellen, kunnen we wellicht ook eindelijk op zoek naar de zussen van onze eigen ster: de zon.

De simulaties laten zien hoe twee stromen gas op turbulente wijze gemengd worden. Afbeelding: Mark Krumholz / University of California, Santa Cruz.

De simulaties laten zien hoe twee stromen gas op turbulente wijze gemengd worden. Afbeelding: Mark Krumholz / University of California, Santa Cruz.

Probleem
Klinkt als een intrigerend plan. Maar er is een probleem. “Hoewel sterren die deel uitmaken van een oud sterrencluster vandaag de dag chemisch gezien op elkaar lijken, hadden we geen reden om aan te nemen dat ook sprake is van gelijkenis als sterren samen geboren worden, maar zich direct gingen verspreiden,” vertelt Krumholz. “Het onderliggende probleem is dat we niet echt wisten waarom sterren chemisch op elkaar lijken. Zonder een goed begrip van het onderliggende mechanisme dat deze uniformiteit voortbrengt, was alles speculatief.”

Turbulentie
Krumholz en zijn collega Yi Feng maken nu een einde aan die speculaties. En wel met behulp van een supercomputer. Met die supercomputer simuleerden ze twee samenkomende stromen interstellair gas. Elke stroom gaven ze een eigen kleur: eentje was rood, de ander blauw. “Zo konden we kijken hoe de gas zich mixte.” Tegen de tijd dat de wolk in begon te storten en de eerste sterren ontstonden, was de gehele wolk paars. En de resulterende sterren waren dat ook. “We ontdekten dat de stromen op het moment dat ze bijeenkwamen extreem turbulent werden en die turbulentie zorgde ervoor dat de kleuren (die in dit geval natuurlijk symbool staan voor de elementen, red.) goed vermengd werden.” En dat is verrassend. “De simulatie onthulde waarom sterren die samen geboren worden dezelfde elementen bevatten. Wanneer de wolk waar ze uit voortkomen, ontstaat, wordt deze goed en snel gemixt. Dat was een verrassing: ik had niet verwacht dat de turbulentie zo sterk zou zijn en ik verwachtte niet dat het mixen zo snel en efficiënt zou gaan. Ik dacht dat we enkele blauwe en enkele rode sterren zouden krijgen, in plaats van allemaal paarse.”

De onderzoekers voerden meerdere simulaties uit. Zo simuleerden ze ook een gaswolk die relatief weinig gas omzet in sterren. Zelfs deze wolken produceren sterren met bijna identieke hoeveelheden elementen. En dat is interessant, omdat onze zon waarschijnlijk in zo’n wolk is ontstaan. “Dit is goed nieuws als het gaat om het vinden van de verloren gewaande zussen van de zon.”