Benieuwd naar die nieuwjaarsresolutie om meer te bewegen?

Goed nieuws van de naaste buren van de Melkweg, de Magelhaense Wolken:het is nooit te laat om actief te worden.

Na een "luie" start van stervorming gedurende de eerste paar miljard jaar van hun leven, zowel de Grote als de Kleine Magelhaense Wolken vormen nu in hoog tempo nieuwe sterren.

Astronomen van de Sloan Digital Sky Survey (SDSS) kwamen tot die conclusie door te maken, en dan analyseren, de allereerste gedetailleerde chemische kaarten van sterrenstelsels buiten de onze.

"We hebben de posities in kaart gebracht, bewegingen, en chemische samenstellingen van duizenden sterren in deze nabije sterrenstelsels, " zegt studieleider David Nidever, een onderzoekshoogleraar natuurkunde aan de Montana State University met een gezamenlijke aanstelling bij het National Optical Astronomical Observatory (NOAO). "Door deze kaarten te lezen, kunnen we de geschiedenis reconstrueren van hoe deze sterrenstelsels hun sterren hebben gevormd."

De Grote en Kleine Magelhaense Wolken zijn de dichtstbijzijnde galactische buren van de Melkweg - begeleidende sterrenstelsels die op een dag zullen versmelten met ons sterrenstelsel. Ze zijn genoemd naar ontdekkingsreiziger Ferdinand Magellan, die de eerste Europese expeditie leidde om de wereld rond te varen. De twee sterrenstelsels zijn alleen zichtbaar vanaf het zuidelijk halfrond, waar ze eruit zien als helder, piekerige wolken. Hoewel mensen er al millennia naar kijken, dit is de eerste keer dat astronomen een gedetailleerde kaart hebben gemaakt van de chemische samenstelling van de sterren erin.

"Omdat deze sterrenstelsels alleen zichtbaar zijn vanaf het zuidelijk halfrond, we moesten ernaar kijken vanuit onze telescoop in Chili, " zegt Jennifer Sobeck, een Senior Research Scientist aan de Universiteit van Washington en projectmanager voor de zuidelijke operaties van het Apache Point Observatory Galaxy Evolution Experiment 2 (APOGEE-2) onderzoek van de SDSS. APOGEE-2 plaatste SDSS-instrumenten - identiek aan die op de Sloan Foundation Telescope in New Mexico - op de Irénée du Pont-telescoop van het Las Campanas-observatorium in Chili. "Deze kaarten zijn de eerste grote ontdekking die uit ons nieuwe zuidelijke 'oog op de lucht' komt, '", voegde Sobeck eraan toe.

De sleutel tot het maken van deze nieuwe kaarten is het verzamelen van spectra van zoveel mogelijk sterren. Spectra zijn waarnemingen van de hoeveelheid licht die sterren afgeven op verschillende golflengten, of kleuren. Spectra van sterren onthullen veel over hen, zoals hoe ze bewegen, hun temperatuur, de chemische elementen die ze bevatten, en hun stadium in de stellaire levenscyclus. De APOGEE-2 Zuid-spectrograaf werkt voornamelijk op infrarode golflengten, langer dan het menselijk oog kan zien. De kaarten van de Magelhaense Wolken die het team van Nidever maakte, waren gebaseerd op het vermogen van spectra om de chemische samenstelling van sterren te onthullen.

Het meten van de gedetailleerde chemische abundanties die in sterren worden gevonden, kan zowel een klok als een snelheidsmeter opleveren voor stervorming, vanwege hoe de elementen in ons universum zijn gemaakt. Waterstof en helium kwamen van de oerknal, maar de meeste zwaardere elementen werden diep in sterren gevormd, en pas vrijgelaten worden aan het einde van het leven van een ster, vaak door supernova-explosies. Dat betekent dat als je alle elementen die zwaarder zijn dan helium bij elkaar optelt, je kunt zien in alle sterren in een melkwegstelsel, het totaal geeft een maatstaf voor het aantal sterren dat dat sterrenstelsel tijdens zijn leven heeft gevormd. Bovendien, de samenstelling van sterren onthult de samenstelling van de gaswolk waaruit ze zijn gemaakt, die dienst doet als klok om de leeftijd van de ster vast te leggen.

Teamlid Sten Hasselquist van de Universiteit van Utah legt uit:"sterren maken verschillende soorten elementen, afhankelijk van hun grootte. Zwaardere sterren maken en geven extra hoeveelheden zogenaamde 'alfa-elementen' af, ' zoals koolstof, zuurstof, neon, en magnesium." Al vroeg in de geschiedenis van een sterrenstelsel, sterren voegen veel alfa-elementen toe aan de melkweg, maar naarmate de tijd verstrijkt, de snelheid van deze alfa-elementen wordt gecompenseerd door andere elementen, gemaakt in sterren met een kleinere massa - tenzij er een nieuwe uitbarsting van stervorming plaatsvindt en de balans weer uit balans raakt. "Met de 'klok' van alle zware elementen en de 'snelheidsmeter' van alfa-elementen, we kunnen gedetailleerde modellen maken om de snelheid van stervorming in de geschiedenis van een melkwegstelsel te reconstrueren, " voegt Hasselquist toe.

De resultaten laten zien dat zowel de Grote als de Kleine Magelhaense Wolken een geschiedenis hebben gehad die heel anders was dan die van de Melkweg. De relatieve hoeveelheden alfa-elementen van hun sterren kwamen in evenwicht bij een veel lagere waarde van zware elementen (vroegere tijden) dan die van de Melkweg, wat wijst op een "luie" eerste paar miljard jaar waarin weinig nieuwe sterren werden gevormd. Maar zeer recent, alfa-elementen zijn overvloediger geworden, wijst op een uitbarsting van recente stervorming.

"Beide Magelhaense Wolken begonnen heel langzaam sterren te maken, " zegt Christian Hayes van de Universiteit van Virginia, een belangrijk lid van het onderzoeksteam. "Maar in de afgelopen twee miljard jaar of zo, ze werden ineens veel actiever. We denken dat dit komt door de interactie van de Magelhaense Wolken met elkaar terwijl ze allebei naar de Melkweg tuimelden."

In de komende miljarden jaren zal beide Magelhaense Wolken zullen blijven samensmelten met de Melkweg, terwijl de zwaartekracht van ons veel grotere sterrenstelsel ze naar binnen trekt, en zullen dus in een nog groter tempo sterren gaan vormen dan nu het geval is. Recent werk heeft aangetoond dat de Grote Magelhaense Wolk over ongeveer 2,5 miljard jaar zal worden verteerd door de Melkweg met een kosmische explosie van stervorming. Onze naaste buren hebben misschien een lui verleden gehad, maar ze zijn de laatste tijd veel actiever, en zal zelfs een veel actievere toekomst hebben. Het is nooit te laat om actief te worden.