Tientallen zware sterren gelanceerd uit jonge stercluster R136
Astronomen hebben met gegevens van de Gaia-ruimtetelescoop 55 hogesnelheidssterren ontdekt, afkomstig uit de jonge stercluster R136 in de Grote Magelhaense Wolk, een satellietstelsel van de Melkweg. Daarmee is het aantal bekende ‘wegrensterren’ in dit gebied vertienvoudigd. Het team astronomen, met onder andere Simon Portegies Zwart van de Sterrewacht, publiceert de resultaten deze week in het wetenschappelijke tijdschrift Nature.
Bij de vorming van sterclusters bewegen de pasgeboren sterren kriskras door elkaar heen en kunnen ze in bijna-botsingen worden weggeslingerd. De astronomen, onder leiding van UvA-promovendus Mitchel Stoop, ontdekten dat de jonge cluster R136 in de laatste paar miljoen jaar maar liefst een derde van zijn zwaarste sterren heeft gelanceerd, met snelheden boven de 100.000 km/uur. Die sterren reizen tot 1000 lichtjaar ver vanaf hun geboorteplek voordat ze aan hun levenseinde ontploffen als supernova en daarbij een neutronenster of zwart gat produceren.
Maar Stoop en zijn begeleiders deden nog een verrassende ontdekking: er was niet één enkele periode waarin de sterren dynamisch werden weggeslingerd, maar twee. Stoop: “De eerste episode was 1,8 miljoen jaar geleden, toen de cluster gevormd werd, en dat past bij het wegschieten van sterren tijdens de vorming van de cluster. De tweede episode was slechts 200.000 jaar geleden en had een heel ander karakter. Zo bewegen de wegrensterren van deze tweede episode langzamer en worden ze niet zoals in de eerste episode in willekeurige richtingen weggeschoten, maar in een voorkeursrichting.”
“We vermoeden dat de tweede episode van het wegschieten van sterren het gevolg was van de interactie van R136 met een andere, nabije (pas in 2012 ontdekte) cluster. De tweede episode is wellicht een teken dat de twee clusters in de komende tijd zullen vermengen en samensmelten”, zo licht coauteur Alex de Koter (UvA) toe.
Zware sterren ontploffen uiteindelijk als supernova. Ze zijn gedurende hun leven extreem helder – tot meer dan een miljoen keer helderder dan de zon – en zenden voornamelijk ultraviolet licht uit dat het omringende waterstofgas ioniseert. Ze leven slechts kort (miljoenen jaren) en ontploffen normaliter nog in het stervormingsgebied waarin ze geboren zijn. Zo’n stervormingsgebied bestaat uit wolken van gas en stof die het effect dempen dat zware sterren hebben op hun omgeving.
Dit is de eerste keer dat er zo’n enorm aantal (55) hogesnelheidssterren afkomstig uit één cluster is gevonden. R136 is een heel speciale cluster, met honderdduizenden sterren waaronder de zwaarste sterren die bekend zijn (tot wel 300 keer de massa van de zon). Het is een onderdeel - en de ‘prima donna’ - van het grootste stervormingsgebied dat we kennen binnen een straal van vijf miljoen lichtjaar.
“Nu we hebben ontdekt dat een derde van de zware sterren al vroeg in hun leven uit hun stervormingsgebied wordt weggeslingerd – en ze hun invloed buiten die gebieden uit kunnen oefenen – is de impact van zware sterren op de structuur en evolutie van Melkwegstelsels waarschijnlijk veel groter dan gedacht. Het is zelfs mogelijk dat wegrensterren die in het vroege heelal werden gevormd een belangrijke bijdrage hebben geleverd aan de door ultraviolet licht veroorzaakte zogeheten re-ionisatie van het universum”, aldus coauteur Lex Kaper (UvA).
De astronomen maakten gebruik van gegevens van de ESA’s Gaia-telescoop die de posities, afstanden en snelheden van meer dan een miljard sterren meet. Gaia bevindt zich ver voorbij de maan op een afstand van 1,5 miljoen kilometer van de aarde. Het team wilde vooral de grenzen van de mogelijkheden van Gaia opzoeken. R136 bevindt zich in de Grote Magelhaense Wolk, een zustersterrenstelsel van de Melkweg, op een afstand van 160.000 lichtjaar. Dat is extreem ver voor Gaia-metingen.
“R136 is pas net (1.8 miljoen jaar geleden) gevormd en de wegrensterren konden dus nog niet zo ver weg zijn dat het praktisch onmogelijk wordt ze te identificeren. Als je veel wegrensterren hebt, kun je betrouwbare statistische uitspraken doen, en we zijn enorm verheugd over de resultaten. Iets nieuws ontdekken is altijd kicken voor een wetenschapper”, zo besluit De Koter.
Overigens vond de Nederlandse astronoom Adriaan Blaauw (12 april 1914 - 1 december 2010) tijdens zijn promotieonderzoek (1946) de eerste aanwijzingen voor het bestaan van wegrensterren, sterren die met hoge snelheid door het Melkwegstelsel bewegen. Met gegevens van eerst de ESA-ruimtemissie Hipparcos, waaraan Blaauw mede leidinggaf, en nu Gaia, kunnen sterclusters en de bewegingen van wegrensterren in detail bestudeerd worden.
Dit bericht verscheen als persbericht op astronomie.nl.
Beeld
Artistieke impressie van stercluster R136 met daarin honderdduizenden sterren in een enorm stervormingsgebied in de Grote Magelhaense Wolk. In twee uitbarstingen in de laatste twee miljoen jaar zijn 55 zware sterren met snelheden boven de 100.000 km/uur weggeschoten. Dit is een artistieke impressie, maar in werkelijkheid zijn de wegrensterren net zulke witte puntjes als overal in het veld te zien zijn. Gegevens van GAIA zijn nodig om te bepalen welke sterren uit de cluster zijn gelanceerd.
Credit: Danielle Futselaar, James Webb Space Telescope/NIRCam - NASA, ESA, CSA en STScI.