Na de eerste paar miljard jaar van hun leven langzaam sterren te hebben gevormd, de Magelhaense Wolken, nabije buren van ons eigen Melkwegstelsel, hebben hun spel verbeterd en vormen nu in een mum van tijd nieuwe sterren. Dit nieuwe inzicht in de geschiedenis van de wolken komt van de eerste gedetailleerde chemische kaarten gemaakt van sterrenstelsels buiten de Melkweg.

Genoemd naar ontdekkingsreiziger Ferdinand Magellan, die de eerste Europese expeditie leidde om de wereld rond te varen, 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. De twee sterrenstelsels zijn alleen zichtbaar vanaf het zuidelijk halfrond, waar ze eruit zien als helder, piekerige wolken.

Een kaart naar de sterrengeschiedenis

Hoewel mensen al millennia naar de wolken staren, dit is de eerste keer dat astronomen een gedetailleerde kaart hebben gemaakt van de chemische samenstelling van de sterren erin. Het project, uitgevoerd door de Sloan Digital Sky Survey (SDSS), onder leiding van NOAO-astronoom David Nidever, die ook een onderzoeksprofessor in de natuurkunde is aan de Montana State University.

"We hebben de posities in kaart gebracht, bewegingen, en chemische samenstelling van duizenden sterren in de Magelhaense Wolken, "zei Nidever. "Door deze kaarten te lezen, kunnen we de geschiedenis reconstrueren wanneer deze sterrenstelsels hun sterren vormden."

De kaarten zijn de eerste grote ontdekking die voortkomt uit de nieuwe zuidelijke operaties van SDSS's Apache Point Observatory Galaxy Evolution Experiment 2 (APOGEE-2) survey, die wordt uitgevoerd op de Irénée du Pont-telescoop van het Las Campanas-observatorium in Chili.

Kaarten maken van Stellar Spectra

Om de kaarten te maken, het SDSS-team verzamelde spectra van zoveel mogelijk sterren. Spectra, die het licht van een ster verspreidde in de vorm van een regenboog, coderen de bewegingen van sterren, hun temperatuur, de chemische elementen die ze bevatten, en hun stadium in de stellaire levenscyclus.

Door de chemische samenstelling van de sterren van een melkwegstelsel te meten, astronomen zijn in staat om hun 'geschiedenis van stervorming' af te leiden, " een ruwe registratie van de snelheid waarmee sterren in de loop van de tijd zijn gevormd. De reconstructie is mogelijk vanwege het verschil in de levensduur van sterren met verschillende massa's en de rol die zwaardere sterren spelen bij het verrijken van sterrenstelsels met zware elementen.

Naarmate sterren ouder worden, sterren die zwaarder zijn dan de zon evolueren en exploderen als supernova's, zware elementen uitstoten in de melkweg, terwijl minder massieve sterren voortleven. De uitgeworpen elementen vermengen zich met het aanwezige gas, het verrijken. Nieuwe generaties sterren ontstaan ​​uit het verrijkte gas en erven die chemische samenstelling. Het proces herhaalt zich, met de langer levende sterren met een lagere massa die overleven om de verrijkingsgeschiedenis van de melkweg vast te leggen. Door de abundanties van deze sterren in kaart te brengen, astronomen kunnen het stervormingsrecord van de melkweg "lezen".

Langzame start gevolgd door een knal

De resultaten laten zien dat de stervormingsgeschiedenis van de Grote en Kleine Magelhaense Wolken totaal anders is dan die van onze melkweg. "In de Melkweg, stervorming begon als gangbusters en nam later af, ", legt teamlid Sten Hasselquist van de Universiteit van Utah uit. in de Magelhaense Wolken, sterren vormden zich in vroege tijden extreem langzaam, met een snelheid van slechts 1/50ste van de stervormingssnelheid in de Melkweg, maar die snelheid is de afgelopen 2 miljard jaar omhooggeschoten."

Nidever denkt dat de dramatische toename van de stervormingssnelheid te wijten is aan de interactie van de Magelhaense Wolken met elkaar terwijl ze naar de Melkweg tuimelen. "De wolken begonnen hun leven rustig in een relatief geïsoleerd deel van het heelal, waar er geen reden was om sterren te vormen, " zei Nidever. "Maar in de laatste paar miljard jaar, de nauwe interacties die de wolken met elkaar en met de Melkweg hebben gehad, zorgen ervoor dat het gas in de wolken in sterren verandert."

Vuurwerk vooruit!

In de komende miljarden jaren zal de Magelhaense Wolken zullen blijven samensmelten met de Melkweg, terwijl de zwaartekracht van de veel massievere Melkweg ze naar binnen trekt. Naarmate de fusie vordert, stervorming in de wolken zal naar verwachting een nog grotere, koortsige toon, volgens recent werk. In ongeveer 2,5 miljard jaar de Grote Magelhaense Wolk zal volledig worden verteerd door de Melkweg in een kosmische explosie van stervorming. Onze naaste buren zijn misschien traag van start gegaan, maar er komen spannende tijden aan!

"The Lazy Giants:APOGEE Abundances onthullen lage stervormingsefficiënties in de Magelhaense Wolken, " Nidever et al. 2019, ingediend bij de Astrofysisch tijdschrift . Voordruk beschikbaar:arxiv.org/abs/1901.03448

De resultaten zijn op 9 januari 2019 gepresenteerd tijdens de 233e bijeenkomst van de American Astronomical Society.