" "

Waarom zijn sommige sterrenstelsels duizend keer helderder dan de Melkweg?

Ons universum was ooit de thuisbasis van sterrenstelsels zo helder dat ze de Melkweg doen lijken op een kaars naast een zoeklicht. Maar wat heeft mogelijk zo'n glans aangewakkerd? Een nieuwe simulatie suggereert dat deze stralende beesten niet het resultaat zijn van sterrenstelsels die op elkaar botsen zoals sommige astronomen vermoeden eerder het gevolg van een recyclerende brandstof voor sterrenstelsels die honderden zonnen per jaar ontsteekt.

Toen het universum een ​​vijfde was van de huidige leeftijd > 100 keer zo groot als 100 in onze Melkweg vandaag. In de afgelopen twee decennia hebben astronomen dankzij telescopen die zogenaamde submillimeter-radiogolven oppikken om in stof gehulde sterrenstelsels te spotten, enkele hyperactieve voorbeelden gezien in deze toch al overactieve periode: superheldere sterrenstelsels die sterren vormen op 1000 keer de Melkweg s uitgang.

Astronomen dachten dat dit een kortstondige fase moest zijn, omdat een normaal sterrenstelsel dat zo snel sterren zou vormen, snel geen brandstof meer zou hebben (gas en stof). De helderste sterrenstelsels in het universum van vandaag zijn die welke een fusie ondergaan met een ander sterrenstelsel, wat een korte uitbarsting van stervorming veroorzaakt. Ze besloten dat deze superheldere submillimeterstelsels ook het resultaat moeten zijn van fusies.

Het zou gemakkelijk zijn om te zeggen of dat waar is als astronomen ze goed zouden kunnen bekijken. Maar de meeste submillimeter-observatoria zijn tot nu toe afzonderlijke schotels of kleine arrays zonder de resolutie om stervormende gebieden in dergelijke verre objecten te selecteren. Simulaties van de vorming van sterrenstelsels suggereren dat zulke heldere fusies van sterrenstelsels kunnen ontstaan, maar niet in de aantallen die tijdens dat actieve tijdperk worden gezien.

In de afgelopen jaren hebben sommige astronomen de mogelijkheid gehad dat deze superheldere sterrenstelsels niet te wijten zijn aan fusies, maar echte krachtpatsers zijn die op een of andere manier stof en gas uit het omringende universum blijven opzuigen om sterren over een langere periode te vormen Een miljard jaar of meer. Een aantal groepen probeert te simuleren hoe zo'n monster zich zo lang kan vormen en blijven branden. De meeste inspanningen zijn er niet in geslaagd om iets zo helder te modelleren als wat waarnemers zien.

Nu hebben onderzoekers een melkwegsimulatie genaamd FIRE (Feedback In Realistic Environments), ontwikkeld aan de Northwestern University, Evanston, in Illinois, gebruikt om een ​​submillimeter-melkwegstelsel te modelleren met een zo fijne resolutie als ze konden bereiken. Zoals ze vandaag online rapporteren in de natuur, speelt een proces dat bekend staat als kosmisch recyclen een belangrijke rol. In dit proces schijnen enorme sterren die vroeg in het leven van een sterrenstelsel werden gevormd zo helder dat de druk van hun straling heel veel gas en stof uit de melkweg duwt. Later trekt de zwaartekracht het materiaal terug naar binnen, waar het de periode van intense stervorming verlengt. Met dit mechanisme heeft het team een ​​melkwegmodel gemodelleerd dat gedurende een miljard jaar het equivalent van 500 tot 1000 zonnen per jaar creëerde.

Onderzoekers verwelkomen het nieuwe resultaat, maar ze zeggen dat de kwestie van submillimeterstelsels onzeker blijft. Ian Smail van de universiteit van Durham in het Verenigd Koninkrijk zegt dat, zelfs volgens de normen van submillimeterstelsels, het gesimuleerde sterrenstelsel zeer groot, productief en langlevend is. En omdat de simulatie niet tot op de dag van vandaag doorgaat, zegt hij, weten we niet of de gesimuleerde melkweg zou eindigen als iets dat bekend lijkt in het universum van vandaag. Dit is een interessante poging om een ​​belangrijk probleem aan te pakken, maar ik ben er niet van overtuigd dat dit de laatste verklaring in dit verband is, ”zegt Smail.

"Dit model is zeer intrigerend met betrekking tot één melkweg waaraan ik veel heb gewerkt, en dat is bijzonder helder", zegt Jacqueline Hodge van het Leiden Observatory in Nederland. "We zouden meer observaties nodig hebben om te zien of het werkt met zwakkere sterrenstelsels."

Astronomen moeten daar niet te lang op wachten. De Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) in Chili, een verzameling van 66 beweegbare schalen verspreid over 16 kilometer, nadert zijn voltooiing. Onderzoekers hebben het al getraind in submillimeterstelsels met maximaal 50 schotels, maar de hoogste resolutie - met de schotels het verst uit elkaar - komt binnenkort beschikbaar. “We bevinden ons in een zeldzame tijd omdat de mogelijkheden van ALMA toenemen. We zullen de komende jaren zeker vooruitgang boeken, ”zegt Hodge. Studie-auteur Desika Narayanan van Haverford College in Pennsylvania is het ermee eens: “ALMA wordt onze beste gok. Het zou het moeten kunnen doen. '

* Correctie, 24 september, 11:10 uur: Dit artikel is gecorrigeerd om te zeggen dat toen het universum een ​​vijfde van zijn huidige leeftijd had, het 3 miljard jaar oud was, niet 3 miljard jaar geleden.