Er is een nieuwe verklaring gevonden waarom sommige sterrenstelsels uitdoven en andere niet: er worden geen nieuwe sterren meer gevormd omdat de stelsels door een botsing zijn samengesmolten. Dat blijkt uit observaties van de Hubble en de ALMA van een ‘in slaap gesukkeld’ sterrenstelsel.

In het voorheen actieve sterrenstelsel SDSS J1448+1010 ontstaan nu geen nieuwe sterren meer. Dit is niet omdat alle gas al is opgebruikt, maar omdat het leeuwendeel van de stervormende brandstof uit het sterrenstelsel is geslingerd. Deze immense getijdestaarten (tidal tails) vol interstellair gas ontstaan door de enorme krachten die vrijkomen wanneer twee sterrenstelsels samensmelten. Er blijft uiteindelijk te weinig materiaal over om nieuwe sterren te vormen.

De Hubble-ruimtetelescoop (HST) en de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hebben een schat aan informatie opgeleverd over dit sterrenstelsel. De ALMA-wetenschappers stellen dat ze de gegevens mogelijk kunnen gebruiken als leidraad bij gelijksoortige botsingen van sterrenstelsels. Het kan de manier waarop de wetenschap kijkt naar fusies en uitdovingen van sterrenstelsels op zijn kop zetten.

Touwtrekken
Terwijl sterrenstelsels door het heelal bewegen, komen ze soms andere sterrenstelsels tegen. Hoe dichter ze bij elkaar in de buurt komen, des te heftiger de zwaartekracht op de materie inwerkt en de sterrenstelsels naar elkaar toe trekt. Door het daaropvolgende touwtrekken worden met veel geweld gas en sterren weggeslingerd. Hierdoor ontstaan langwerpige banen van kosmisch materiaal die getijdestaarten worden genoemd.

En dat is nou precies wat er is gebeurd met SDSS J1448+1010 volgens de astronomen. Het gigantische sterrenstelsel, dat een kleine zeven miljard jaar geleden het levenslicht zag, toen het heelal ongeveer half zo oud was als nu, is uiteindelijk bijna helemaal versmolten met het andere sterrenstelsel.

Deze foto toont de distributie van gas en sterren na de samensmelting van het nu slapende sterrenstelsel in de getijdestaarten. Foto: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), J. Spilker et al (Texas A&M), S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF)

Door waarnemingen van de Hubble en ALMA ontdekten wetenschappers getijdestaarten die zo’n vijftig procent van al het koude, stervormende gas van het hele systeem bevatten. De totale massa hiervan staat gelijk aan tien miljard keer de massa van onze zon. De ontdekking van al dit met geweld afgedankte materiaal was een duidelijke aanwijzing dat de samensmelting van de sterrenstelsels verantwoordelijk was voor het uitdoven ervan. Dit was een verrassing voor de sterrenkundigen.

Plotselinge uitdoving
“Wat dit enorme sterrenstelsel aanvankelijk zo interessant maakte, was dat het om de een of andere reden zo’n zeventig miljoen jaar geleden plotseling stopte met het vormen van sterren, onmiddellijk na een uitbarsting van stervormingsactiviteit. De meeste sterrenstelsels blijven lekker doorgaan met jonge sterren creëren”, zegt hoofdauteur Justin Spilker, een astronoom aan de Texas A&M University, wiens studie in vakblad The Astrophysical Journal Letters verscheen.

“Onze waarnemingen met ALMA en Hubble hebben de echte reden aangetoond voor de plotselinge stop in stervorming. Het fusieproces zorgde voor de uitstoting van ongeveer de helft van alle gasbrandstof. Het verdween allemaal in de intergalactische ruimte via getijdestaarten. Zonder brandstof kon het sterrenstelsel niet doorgaan met het vormen van sterren.” Door deze ontdekking snappen we weer iets meer van de complexe processen die ervoor zorgen dat sterrenstelsels actiever worden of juist uitdoven. Dit zorgt ervoor dat wetenschappers de evolutie ervan beter leren begrijpen.

Fusies hebben enorme impact
“Als we naar het universum kijken, zien we sterrenstelsels die actief nieuwe sterren vormen, zoals onze eigen Melkweg, maar ook andere die niet meer actief zijn. Die ‘dode’ sterrenstelsels bevatten veel oude sterren, dus er moet een moment zijn geweest waarop ze zijn gestopt met nieuwe maken”, zegt medeonderzoeker Wren Suess van de University of California Santa Cruz. “We begrijpen nog steeds niet alle processen die ervoor zorgen dat sterrenstelsels stoppen met het vormen van sterren, maar deze ontdekking laat wel zien hoe krachtig deze grote fusies van sterrenstelsels zijn en wat voor enorme impact ze kunnen hebben op de groei en verandering van sterrenstelsels.” Nu is het zoeken naar meer van deze voorbeelden. Een enkele waarneming is niet genoeg om met zekerheid te kunnen zeggen dat het kosmische touwtrekken en de gevolgen daarvan een sluitende theorie vormen.

“Astronomen dachten vroeger dat de enige manier om sterrenstelsels te laten stoppen met het vormen van sterren een enorm gewelddadig en snel proces moest zijn, zoals een stel exploderende supernova’s die het grootste deel van het gas uit het sterrenstelsel wegblazen en de rest opwarmen. Onze nieuwe waarnemingen laten zien dat er geen ‘flitsend’ proces nodig is om stervorming af te breken. Het veel langzamere samensmeltingsproces kan ook een einde maken aan stervorming en de dood inluiden van sterrenstelsels.”