De gegevens bieden nieuw inzicht in stervorming ten tijde van de ‘kosmische middag’, toen sterrenstelsels in razend tempo sterren baarden.

In het nabije dwergsterrenstelsel de Kleine Magelhaense Wolk, vinden we de bekende sterrenhoop NGC 346. NGC 346 is een helder stervormingsgebied op zo’n 200.000 lichtjaar afstand van de aarde. In een nieuwe studie hebben onderzoekers de krachtige ruimtetelescoop James Webb op deze nog altijd raadselachtige sterrenhoop gericht. En dat leidt tot de ontdekking van stervormingsgebieden die nog nooit eerder zijn gezien.

Foto
Hieronder is de nieuwe, adembenemende foto van NGC 346, vervaardigd door Webb, te aanschouwen. In de stoffige ‘linten’ hebben onderzoekers nu de geboorte van veel nieuwe sterren aangetoond.

De gaspluimen en bogen in de afbeelding bevatten twee soorten waterstof. De temperatuur van het roze gas ligt rond de 10.000 graden Celsius of hoger, terwijl het oranje gas koud, moleculair stof vertegenwoordigt van – 200 graden Celsius. Het koudere gas biedt uitstekende omstandigheden voor de geboorte van nieuwe sterren. Afbeelding: SCIENCE: NASA, ESA, CSA, Olivia C. Jones (UK ATC), Guido De Marchi (ESTEC), Margaret Meixner (USRA)
IMAGE PROCESSING: Alyssa Pagan (STScI), Nolan Habel (USRA), Laura Lenkić (USRA), Laurie E. U. Chu (NASA Ames)

De Kleine Magelhaense Wolk is zoals gezegd een dwergstelsel, dicht bij onze Melkweg. Bekend is dat het stelsel minder ‘metalen’ – dat wil zeggen: elementen zwaarder dan waterstof en helium – dan ons Melkwegstelsel bevat. Aangezien stofdeeltjes in de ruimte voornamelijk uit metalen bestaan, hadden wetenschappers verwacht weinig stof in de Kleine Magelhaense Wolk aan te treffen. Maar nieuwe gegevens van Webb bewijzen nu het tegendeel. Zo onthult Webb de aanwezigheid van wolken, vol stof en waterstof.

Kosmische middag
Astronomen onderzochten de sterrenhoop NGC 346 omdat de heersende omstandigheden en de hoeveelheid metalen lijken op die in sterrenstelsels van miljarden jaren geleden, ten tijde van de zogenoemde ‘kosmische middag’. Dit is een belangrijke periode waarin de vorming van nieuwe sterren op zijn hoogtepunt was. De kosmische middag vond zo’n 2 tot 3 miljard jaar na de oerknal plaats. Het vuurwerk van stervorming dat toen plaatsvond, vormt nog steeds de sterrenstelsels die we vandaag de dag om ons heen zien. “Tijdens de kosmische middag zou een sterrenstelsel niet – zoals de Kleine Magelhaense Wolk – over één NGC 346 beschikken, maar werkelijk duizenden stervormingsgebieden als deze hebben,” zegt onderzoeksleider Margaret Meixner. “NGC 346 biedt ons een geweldige kans om de omstandigheden te onderzoeken die tijdens de kosmische middag bestonden.”

Protosterren
Door zogenoemde protosterren (sterren in spé) te observeren die zich nog in het vormingsproces bevinden, kunnen onderzoekers achterhalen of en in hoeverre het stervormingsproces dat plaatsvindt in de Kleine Magelhaense Wolk verschilt van wat we in onze eigen Melkweg zien. Eerdere studies naar NGC 346 waren gericht op protosterren die ongeveer vijf tot acht keer zwaarder zijn dan de zon. “Met Webb kunnen we ook kleinere protosterren – zo klein als een tiende van onze zon – bestuderen om te zien of hun vormingsproces wordt beïnvloed door het lagere metaalgehalte,” aldus onderzoeker Olivia Jones.

Stof
Wanneer sterren zich vormen, verzamelen ze gas en stof uit de omringende moleculaire wolk. Het materiaal verzamelt zich in een zogenoemde accretieschijf die de centrale protoster voedt. Al eerder hebben astronomen rond de protosterren in NGC 346 gas gedetecteerd. Maar dankzij de nieuwe infraroodwaarnemingen van Webb, hebben onderzoekers voor het eerst ook stof in deze schijven waargenomen. “We zien de bouwstenen, niet alleen van sterren, maar mogelijk ook van planeten,” vertelt onderzoeker Guido De Marchi. “En aangezien er in de Kleine Magelhaense Wolk vergelijkbare omstandigheden heersen als in sterrenstelsels tijdens de kosmische middag, is het mogelijk dat rotsachtige planeten zich eerder in het universum hebben gevormd dan gedacht.”

Het team beschikt ook over spectroscopische waarnemingen, verzameld met Webb’s NIRSpec-instrument, die ze de komende tijd blijven analyseren. Deze gegevens zullen naar verwachting nieuwe inzichten opleveren in het materiaal dat aangroeit op individuele protosterren, evenals de omgeving die de protoster direct omringt.