Een sterrenstelsel dat meer dan 13 miljard jaar geleden plotseling stopte met het vormen van nieuwe sterren, is door astronomen waargenomen.

Met behulp van de James Webb-ruimtetelescoop heeft een internationaal team van astronomen onder leiding van de Universiteit van Cambridge een 'dood' sterrenstelsel ontdekt toen het universum nog maar 700 miljoen jaar oud was:het oudste sterrenstelsel dat ooit is waargenomen.

Het lijkt erop dat dit sterrenstelsel snel heeft geleefd en jong is gestorven:stervorming gebeurde snel en stopte bijna net zo snel, wat onverwacht is voor zo vroeg in de evolutie van het universum. Het is echter onduidelijk of de 'uitgedoofde' toestand van dit sterrenstelsel tijdelijk of permanent is, en wat de oorzaak was dat er geen nieuwe sterren meer gevormd werden.

De resultaten, gerapporteerd in het tijdschrift Nature , kan belangrijk zijn om astronomen te helpen begrijpen hoe en waarom sterrenstelsels stoppen met het vormen van nieuwe sterren, en of de factoren die de stervorming beïnvloeden in de loop van miljarden jaren zijn veranderd.

‘De eerste paar honderd miljoen jaar van het heelal waren een zeer actieve fase, waarin veel gaswolken instortten om nieuwe sterren te vormen’, zegt Tobias Looser van het Kavli Instituut voor Kosmologie, de eerste auteur van het artikel. "Sterrenstelsels hebben een rijke voorraad gas nodig om nieuwe sterren te vormen, en het vroege heelal was als een onbeperkt buffet."

"Pas later in het heelal zien we dat sterrenstelsels stoppen met het vormen van sterren, of dat nu door een zwart gat komt of door iets anders", zegt coauteur Dr. Francesco D'Eugenio, eveneens van het Kavli Instituut voor Kosmologie. P>

Astronomen geloven dat stervorming kan worden vertraagd of gestopt door verschillende factoren, die allemaal een sterrenstelsel zullen uithongeren van het gas dat het nodig heeft om nieuwe sterren te vormen. Interne factoren, zoals een superzwaar zwart gat of feedback van stervorming, kunnen gas uit het sterrenstelsel duwen, waardoor de stervorming snel stopt. Als alternatief kan gas zeer snel worden verbruikt door stervorming, zonder onmiddellijk te worden aangevuld met vers gas uit de omgeving van het sterrenstelsel, wat resulteert in uithongering van sterrenstelsels.

"We weten niet zeker of een van deze scenario's kan verklaren wat we nu met Webb hebben gezien", zegt co-auteur professor Roberto Maiolino.

‘Tot nu toe hebben we, om het vroege heelal te begrijpen, modellen gebruikt die gebaseerd waren op het moderne heelal. Maar nu we zoveel verder terug in de tijd kunnen kijken en kunnen waarnemen dat de stervorming in dit sterrenstelsel zo snel werd uitgedoofd, zijn op modellen gebaseerde over het moderne universum moet misschien opnieuw worden bekeken."

Met behulp van gegevens van JADES (JWST Advanced Deep Extragalactic Survey) stelden de astronomen vast dat dit sterrenstelsel een korte en intense periode van stervorming doormaakte over een periode tussen 30 en 90 miljoen jaar. Maar tussen 10 en 20 miljoen jaar vóór het tijdstip waarop dit met Webb werd waargenomen, stopte de stervorming plotseling.

"Alles lijkt sneller en dramatischer te gebeuren in het vroege heelal, en dat zou ook sterrenstelsels kunnen omvatten die zich van een stervormingsfase naar een slapende of uitgedoofde fase bewegen", aldus Looser.

Astronomen hebben eerder dode sterrenstelsels in het vroege heelal waargenomen, maar dit sterrenstelsel is het oudste tot nu toe:slechts 700 miljoen jaar na de oerknal, meer dan 13 miljard jaar geleden. Deze observatie is een van de diepste die tot nu toe met Webb is gemaakt.

Dit sterrenstelsel is niet alleen het oudste, maar heeft ook een relatief lage massa – ongeveer evenveel als de Kleine Magelhaanse Wolk (SMC), een dwergstelsel nabij de Melkweg, hoewel het SMC nog steeds nieuwe sterren vormt. Andere uitgedoofde sterrenstelsels in het vroege heelal waren veel massiever, maar dankzij de verbeterde gevoeligheid van Webb kunnen kleinere en zwakkere sterrenstelsels worden waargenomen en geanalyseerd.

De astronomen zeggen dat, hoewel het op het moment van observatie dood lijkt, het mogelijk is dat dit sterrenstelsel in de ongeveer 13 miljard jaar daarna weer tot leven is gekomen en weer nieuwe sterren is gaan vormen.

‘We zijn op zoek naar andere sterrenstelsels zoals dit in het vroege heelal, wat ons zal helpen een aantal beperkingen op te leggen aan hoe en waarom sterrenstelsels stoppen met het vormen van nieuwe sterren’, zegt D’Eugenio. "Het zou zo kunnen zijn dat sterrenstelsels in het vroege heelal 'afsterven' en vervolgens weer tot leven komen. We hebben meer waarnemingen nodig om ons te helpen dat uit te zoeken."

Meer informatie: Een onlangs uitgedoofd sterrenstelsel, 700 miljoen jaar na de oerknal:De natuur (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07227-0

Journaalinformatie: Natuur

Aangeboden door Universiteit van Cambridge