De natuur houdt van spiralen - van de draaikolk van een orkaan, tot pinwheel-vormige protoplanetaire schijven rond pasgeboren sterren, tot de uitgestrekte rijken van spiraalstelsels in ons universum.

Nu zijn astronomen verbijsterd om jonge sterren te vinden die spiraalsgewijs naar het centrum van een enorme sterrenhoop in de Kleine Magelhaense Wolk, een satellietstelsel van de Melkweg, draaien.

De buitenste arm van de spiraal in deze enorme, vreemd gevormde sterrenkraamkamer, NGC 346 genaamd, voedt mogelijk stervorming in een rivierachtige beweging van gas en sterren. Dit is een efficiënte manier om stergeboorte te stimuleren, zeggen onderzoekers.

De Kleine Magelhaense Wolk heeft een eenvoudigere chemische samenstelling dan de Melkweg, waardoor hij lijkt op de sterrenstelsels in het jongere heelal, toen zwaardere elementen schaarser waren. Hierdoor branden de sterren in de Kleine Magelhaense Wolk heter en raken ze dus sneller zonder brandstof dan in onze Melkweg.

Hoewel de Kleine Magelhaense Wolk een proxy is voor het vroege heelal, is hij op 200.000 lichtjaar afstand ook een van onze naaste galactische buren.

Leren hoe sterren zich vormen in de Kleine Magelhaense Wolk biedt een nieuwe kijk op hoe een vuurstorm van stergeboorte kan hebben plaatsgevonden in het begin van de geschiedenis van het universum, toen het een "babyboom" onderging ongeveer 2 tot 3 miljard jaar na de oerknal (de universum is nu 13,8 miljard jaar oud).

Uit de nieuwe resultaten blijkt dat het proces van stervorming daar vergelijkbaar is met dat in onze eigen Melkweg.

NGC 346 heeft een diameter van slechts 150 lichtjaar en heeft een massa van 50.000 zonnen. Zijn intrigerende vorm en snelle stervormingssnelheid hebben astronomen voor een raadsel gesteld. Er was de gecombineerde kracht van NASA's Hubble-ruimtetelescoop en de Very Large Telescope (VLT) van de European Southern Observatory nodig om het gedrag van deze mysterieus ogende stellaire broedplaats te ontrafelen.

"Sterren zijn de machines die het universum vormgeven. We zouden geen leven hebben zonder sterren, en toch begrijpen we niet helemaal hoe ze ontstaan", legt onderzoeksleider Elena Sabbi van het Space Telescope Science Institute in Baltimore uit. "We hebben verschillende modellen die voorspellingen doen, en sommige van deze voorspellingen zijn tegenstrijdig. We willen bepalen wat het proces van stervorming reguleert, omdat dit de wetten zijn die we ook nodig hebben om te begrijpen wat we in het vroege heelal zien."

Onderzoekers bepaalden de beweging van de sterren in NGC 346 op twee verschillende manieren. Met behulp van Hubble hebben Sabi en haar team de veranderingen van de posities van de sterren gedurende 11 jaar gemeten. De sterren in dit gebied bewegen met een gemiddelde snelheid van 2.000 mijl per uur, wat betekent dat ze in 11 jaar 200 miljoen mijl bewegen. Dit is ongeveer 2 keer de afstand tussen de zon en de aarde.

Maar dit cluster is relatief ver weg, in een naburig sterrenstelsel. Dit betekent dat de hoeveelheid waargenomen beweging erg klein is en daarom moeilijk te meten. Deze buitengewoon nauwkeurige waarnemingen waren alleen mogelijk dankzij Hubble's voortreffelijke resolutie en hoge gevoeligheid. Bovendien biedt Hubble's drie decennia lange geschiedenis van waarnemingen een basislijn voor astronomen om minuscule hemelbewegingen in de loop van de tijd te volgen.

Het tweede team, onder leiding van Peter Zeidler van AURA/STScI voor de European Space Agency, gebruikte het Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE)-instrument van de VLT op de grond om de radiale snelheid te meten, die bepaalt of een object een waarnemer nadert of verwijdert.

"Wat echt geweldig was, is dat we twee totaal verschillende methoden met verschillende faciliteiten gebruikten en in feite tot dezelfde conclusie kwamen, onafhankelijk van elkaar", zei Zeidler. "Met Hubble kun je de sterren zien, maar met MUSE kunnen we ook de gasbeweging in de derde dimensie zien, en het bevestigt de theorie dat alles naar binnen draait."

Maar waarom een ​​spiraal?

"Een spiraal is echt de goede, natuurlijke manier om stervorming van buitenaf naar het centrum van de cluster te voeden", legt Zeidler uit. "Het is de meest efficiënte manier waarop sterren en gas dat meer stervorming voedt, naar het centrum kunnen bewegen."

De helft van de Hubble-gegevens voor deze studie van NGC 346 zijn gearchiveerd. De eerste waarnemingen werden 11 jaar geleden gedaan. Ze werden onlangs herhaald om de beweging van de sterren in de loop van de tijd te volgen. Gezien de lange levensduur van de telescoop, bevat het Hubble-gegevensarchief nu meer dan 32 jaar aan astronomische gegevens die ongekende, langetermijnstudies mogelijk maken.

"Het Hubble-archief is echt een goudmijn", zegt Sabbi. "Er zijn zoveel interessante stervormingsgebieden die Hubble in de loop der jaren heeft waargenomen. Aangezien Hubble het zo goed doet, kunnen we deze waarnemingen herhalen. Dit kan ons begrip van stervorming echt vergroten."

De bevindingen van de teams verschijnen op 8 september in The Astrophysical Journal .

Waarnemingen met NASA's James Webb Space Telescope zouden in staat moeten zijn om sterren met een lagere massa in de cluster op te lossen, waardoor een meer holistisch beeld van de regio ontstaat. Gedurende de levensduur van Webb zullen astronomen dit experiment kunnen herhalen en de beweging van de lichte sterren kunnen meten. Ze konden dan de sterren met een hoge massa en de sterren met een lage massa vergelijken om eindelijk de volledige omvang van de dynamiek van deze kinderkamer te leren kennen. + Verder verkennen

ALMA ontdekt geboortekreet van een babyster in de Kleine Magelhaense Wolk