Waarom sterrenstelsels geen sterren meer produceren

Een van de grote vragen in de astrofysica is waarom sterrenstelsels op een bepaald moment ophouden sterren te maken. Er komt een moment dat actieve sterrenproducerende sterrenstelsels uitgeblust raken, maar het was altijd onduidelijk waarom dat zo is.

Het begin van een antwoord werd afgelopen vrijdag gepresenteerd in het Astrophysical Journal. De studie heeft gebruik gemaakt van data van 70.000 sterrenstelsels om hun evolutionaire geschiedenis van 11 miljard jaar te bestuderen. De data is afkomstig van COSMOS UltraVISTA Survey, een langlopend astronomisch onderzoek naar het ontstaan en de evolutie van sterrenstelsels.

De discussie of het interne of externe krachten zijn (of een complexe interactie waar wij nu nog geen weet van hebben) waardoor sterrenstelsels onvruchtbaar worden woedt al jaren, en de onderzoekers wilden voor eens en voor altijd de oorzaak van het uitblussen achterhalen.

Een externe oorzaak zou bijvoorbeeld de zwaartekracht van een ander sterrenstelsel kunnen zijn die al het materiaal voor stervorming opzuigt. Interne processen zijn zwarte gaten. Die verhitten de waterstof in een sterrenstelsel, waardoor het gas niet kan afkoelen en samentrekken tot een ster. Een ander intern proces is een kosmische storm die, veroorzaakt door de grootste sterren, al het bouwmateriaal de interstellaire ruimte inblaast.

"Door de observeerbare eigenschappen van sterrenstelsels en statistische methodes te gebruiken, kunnen we laten zien dat de externe processen over het algemeen pas in de afgelopen 8 miljard jaar relevant zijn geworden," zegt Benham Darvish, een promovendus verbonden aan Caltech. "Interne processen vormen vóór die tijd de belangrijkste oorzaak voor de onvruchtbaarheid van sterrenstelsels."

De snelheid waarmee een sterrenstelsel uitgeblust raakt verschilt, en is onderhevig aan een complex samenspel van externe en interne factoren. Maar een belangrijke conclusie van het onderzoek is dat de externe oorzaak van materiezuigende sterrenstelsels efficiënter en sneller grote sterrenstelsels kunnen leegzuigen (binnen één miljard jaar), terwijl kleine sterrenstelsels eerder uitgeblust raken door interne processen.

"De tijdschaal is belangrijk," zegt Bahram Mobashe, een natuurwetenschapper aan de Universiteit van California. "Een relatief snel proces wijst op een extern proces. Een ander inzicht is dat meerdere processen het uitblussingsproces versterken en kunnen versnellen."

De volgende stap is om te kijken hoe dit uitblussen werkt op een nog veel grotere schaal, als interactie tussen 100 miljard sterrenstelsels. Inzicht hierin vertelt ons niet alleen hoe het heelal is geëvolueerd, maar ook hoe het zich mogelijk in de toekomst zal ontwikkelen.