Astronomen hebben een uitzonderlijk actief sterrenstelsel geïdentificeerd, genaamd Y1, dat slechts 800 miljoen jaar na de oerknal bestond. Dit sterrenstelsel vormt sterren met een snelheid die 180 keer sneller is dan de Melkweg, wat een voorheen onbekend tijdperk van intense stergeboorte in de vroege kosmos onthult. De ontdekking biedt kritische inzichten in hoe sterrenstelsels zich snel ontwikkelden in de vormingsfasen van het universum.
Ongekende stervorming
De buitengewone productiviteit van Y1 werd bevestigd door het meten van de temperatuur van het oververhitte kosmische stof met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Het licht dat werd uitgezonden door dit oerstelsel, dat 13 miljard jaar onderweg was, onthulde een unieke stervormingsomgeving.
‘We kijken terug naar een tijd waarin het universum veel sneller sterren maakte dan nu’, legt teamleider Tom Bakx van Chalmers University of Technology uit. Eerdere waarnemingen hadden al stof gedetecteerd in Y1, waardoor dit het verste sterrenstelsel is met direct gedetecteerd gloeiend stof. Dit leidde ertoe dat onderzoekers een ongewoon efficiënte sterrenfabriek vermoedden.
De puzzel van het vroege stof
Het onderzoek richt zich op een al lang bestaande puzzel in de kosmologie: de overvloed aan stof in vroege sterrenstelsels. Conventionele modellen kunnen moeilijk verklaren hoe zulke jonge sterrenstelsels aanzienlijke stofreserves kunnen verzamelen, aangezien stof voornamelijk wordt gecreëerd door oudere, stervende sterren. De hoge temperatuur van het stof van Y1 biedt een mogelijke oplossing.
‘Sterrenstelsels in het vroege heelal lijken te jong voor de hoeveelheid stof die ze bevatten’, zegt Laura Sommovigo van het Flatiron Institute. “Maar een kleine hoeveelheid warm stof kan net zo helder lijken als grote hoeveelheden koel stof. Dat is precies wat we in het eerste jaar zien.”
Dit suggereert dat de schijnbare overvloed aan stof een optische illusie kan zijn: het resultaat van hetere, helderdere stofkorrels in plaats van pure hoeveelheid stof.
De voorwaarden voor vroege stergeboorte
De extreme stervormingssnelheid van Y1 weerspiegelt waarschijnlijk de unieke omstandigheden in het vroege heelal. In dit tijdperk waren sterrenstelsels kleiner, dichter en ondergingen ze een snelle groei. De intense starburst-periode, die jaarlijks ongeveer 180 zonsmassa’s aan sterren produceerde, zou niet voor onbepaalde tijd hebben geduurd. Soortgelijke uitbarstingen kunnen echter in het vroege heelal gebruikelijk zijn geweest.
“We weten niet hoe vaak dergelijke fasen voorkomen”, voegt Bakx toe. “Maar we zijn van plan om naar meer voorbeelden van dit soort sterrenfabrieken te zoeken.”
Implicaties voor de evolutie van sterrenstelsels
De ontdekking van Y1 versterkt het idee dat het vroege universum een periode was van chaotische, versnelde evolutie van sterrenstelsels. De intense stervorming, veroorzaakt door omgevingen als Y1, heeft waarschijnlijk een cruciale rol gespeeld bij het bezaaien van het universum met zware elementen en bij het vormgeven van de structuren die we vandaag de dag waarnemen.
Verder onderzoek met behulp van de hogeresolutiemogelijkheden van ALMA zal essentieel zijn om de gedetailleerde mechanismen te begrijpen die aan de basis liggen van de stervorming in Y1. Dit omvat het identificeren van de bronnen van zijn extreme energieproductie en het in kaart brengen van de distributie van gas en stof binnen de melkweg.
De studie van Y1 en vergelijkbare sterrenfabrieken zal ons begrip van de eerste sterrenstelsels in het universum en de omstandigheden waardoor ze zo snel konden groeien, blijven verfijnen.
