Het leven van sterrenstelsels wordt gekenmerkt door sterk wisselende gedragingen, waarbij ze of enorm veel nieuwe sterren vormen, of nauwelijks sterren vormen, maar niet veel daartussenin. Een nieuwe studie toont aan dat dit bipolaire gedrag, manisch of depressief, de norm blijkt te zijn in het vroege heelal.
Het was al eerder bekend dat nabije sterrenstelsels deze twee markante gedragingen vertonen, maar astronomen dachten dat de passieve toestand zonder stervorming een relatief recent verschijnsel was. Een internationaal team van onderzoekers, onder wie Leidse sterrenkundigen, heeft nu laten zien dat jonge sterrenstelsels 12 miljard jaar geleden ook al bipolair gedrag vertoonden.
"Het is verbazingwekkend dat we al zo vroeg een tweedeling zien tussen actieve en passieve sterrenstelsels", zegt de Leidse astronoom Ivo Labbé, co-auteur van het wetenschappelijke artikel dat vandaag in Astrophysical Journal wordt gepubliceerd.
Om te bepalen of de sterrenstelsels actief of passief waren, heeft het onderzoeksteam een innovatieve techniek ontwikkeld. Met behulp van speciaal ontworpen infraroodfilters, geïnstalleerd in de NEWFIRM-camera op de Mayall 4m telescoop op Kitt Peak in Arizona (VS), bepaalden ze de kleuren en afstanden van ver weg gelegen sterrenstelsels. Gedurende maar liefst 75 nachten werd licht verzameld van zo'n 40 duizend stelsels, tot op een afstand van 12 miljard lichtjaar. Het resultaat is het meest nauwkeurige en complete overzicht van het heelal op deze afstanden en golflengten.
Kate Whitaker, student aan Yale en eerste auteur, legt uit: "De afstand van een sterrenstelsel vertelt je hoe ver je terug kijkt in de tijd. Een grotere afstand betekent dat het licht er langer over heeft gedaan om de aarde te bereiken. Bij een afstand van 12 miljard lichtjaar kijk je dus 12 miljard jaar terug in de tijd.”
Of een sterrenstelsel al dan niet actief sterren vormt, kan worden bepaald aan de hand van de kleur van het licht dat het uitzendt. Een geboortegolf van nieuwe sterren zorgt in het algemeen voor blauw licht, terwijl een passieve periode wordt gekenmerkt door rood licht.
De onderzoekers vonden een duidelijke tweedeling in kleuren van jonge sterrenstelsels in het verre heelal, die overeenkomt met een zeer hoge en lage mate van stervorming. Actieve sterrenstelsels waren destijds veel talrijker dan passieve, wat past bij een scenario dat stelsels vroeg beginnen met zeer snelle stervorming, uiteindelijk daarmee ophouden en vervolgens passief eindigen.
De nieuwe waarnemingen suggereren dat de actieve, manische sterrenstelsels 50 maal sneller sterren vormen dan hun passieve, ‘depressieve’ tegenhangers, en dat er maar weinig 'normale' stelsels zijn die daartussenin zitten. Dit impliceert dat de overgang van de ene naar de andere toestand zich vrij snel voltrekt.
"De volgende stap is om te kijken hoe vaak stelsels van de ene naar de andere groep verhuizen en hoe snel dat gebeurt", zegt Labbé. "Wat we ook willen weten is of het stoppen van stervorming altijd definitief is, of dat de stervorming later weer kan starten."
Sterrenstelsels ook in het vroege heelal al manisch depressief
