Met behulp van de APEX-telescoop hebben astronomen een sterk verband gevonden tussen de krachtigste uitbarstingen van stervorming in het vroege heelal en de zwaarste sterrenstelsels van nu. De hevige stervorming in de sterrenstelsels werd abrupt afgebroken, waardoor ze eindigden als de huidige zware – maar passieve – stelsels van ouder wordende sterren. De astronomen hebben ook de waarschijnlijke oorzaak voor het plotselinge einde van de ‘starbursts’ ontdekt: de opkomst van superzware zwarte gaten.
Astronomen hebben waarnemingen van de LABOCA-camera van de door ESO beheerde 12-meter Atacama Pathfinder Experiment-telescoop (APEX) gecombineerd met metingen die verricht zijn met onder meer ESO’s Very Large Telescope en NASA’s Spitzer Space Telescope. Het doel was om te onderzoeken in hoeverre heldere, verre sterrenstelsels zich in groepen of clusters hebben verzameld.
Hoe sterker sterrenstelsels zij geclusterd, des te omvangrijker zijn hun halo’s van donkere materie – de onzichtbare materie die het overgrote deel van de massa van een sterrenstelsel vormt. De nieuwe resultaten zijn de meest nauwkeurige clustermetingen die ooit bij dit soort stelsels zijn gedaan. De sterrenstelsels zijn dermate ver weg dat hun licht er ongeveer tien miljard jaar over heeft gedaan om ons te bereiken. We zien hen dus zoals ze ongeveer tien miljard jaar geleden waren. In deze momentopnamen van het vroege heelal ondergaan de stelsels de meest intensieve vorm van stervorming die we kennen: een starburst.
Door de massa’s van de halo’s van donkere materie rond de sterrenstelsels te meten, en computersimulaties te gebruiken die laten zien hoe zulke halo’s in de loop van de tijd groeien, hebben de astronomen ontdekt dat deze verre starburststelsels uit de begintijd van het heelal uiteindelijk zijn veranderd in elliptische reuzenstelsels – de zwaarste sterrenstelsels in het huidige heelal. "Het is voor het eerst dat we zo’n duidelijk verband hebben gevonden tussen de meest energierijke starburststelsels in het vroege heelal, en de zwaarste sterrenstelsels van nu", zegt Ryan Hickox (Dartmouth College, VS, en Durham University, VK).
Verder wijzen de nieuwe waarnemingen erop dat de heldere starbursts in deze verre sterrenstelsels slechts honderd miljoen jaar duren – erg kort naar kosmologische begrippen. Toch slagen de stelsels erin om in die korte tijd hun aantallen sterren te verdubbelen. Het plotselinge einde aan deze snelle groei is een van de dingen in de geschiedenis van sterrenstelsels die astronomen nog niet helemaal begrijpen.
"We weten dat zware elliptische sterrenstelsels lang geleden nogal plotseling stopten met het produceren van sterren, en nu passief zijn. En wetenschappers vragen zich af wat krachtig genoeg kan zijn om de starburst van een compleet sterrenstelsel af te breken", zegt teamlid Julie Wardlow (University of California at Irvine, VS, en Durham University, VK).
De resultaten van het team hebben een mogelijke verklaring opgeleverd: in dat stadium van de kosmische geschiedenis vertonen starburststelsels ongeveer dezelfde clustering als quasars, wat erop wijst dat ze zich in dezelfde halo’s van donkere materie bevinden. Quasars behoren tot de meest energierijke objecten in het heelal: het zijn galactische bakens van intense straling die worden aangedreven door een superzwaar zwart gat in hun kern.
Er zijn steeds meer aanwijzingen dat de intense starbursts enorme hoeveelheden materie naar het zwarte gat toevoeren. Teamlid Paul van der Werf (Sterrewacht Leiden) licht toe: "Hierdoor zendt de quasar op zijn beurt krachtige uitbarstingen van energie uit, waarvan wordt aangenomen dat zij het nog in het sterrenstelsel aanwezige gas – het bouwmateriaal voor nieuwe sterren – wegblazen. Hierdoor valt het stervormingsproces stil." De glorietijd van de sterrenstelsels betekent dus tevens hun ondergang, omdat de hevige stervorming de reusachtige zwarte gaten in hun kernen voedt, waarop deze in hoog tempo de sterrenvormende gaswolken wegblazen of verwoesten.
Meer foto's en een video op de ESO-website
Superzware zwarte gaten breken ‘starbursts’ af
