Het hoofdgedeelte met mijn eigen kijk, meningen en boeiende schrijfstijl
Ik heb er altijd van gehouden wanneer het universum wetenschappers verrast. Dat is tenslotte het hele punt van exploratie, toch? We sturen deze ongelooflijke instrumenten, zoals de James Webb Ruimtetelescoop, de kosmos in in de verwachting dat ze bevestigen wat we al denken te weten, maar in plaats daarvan krijgen we een prachtige warboel van mysteries aangereikt.
Nou, dat is precies wat er nu gebeurt, en eerlijk gezegd? Ik vind het opwindend.
Webb, die in 2021 werd gelanceerd, laat ons sterrenstelsels zien uit de kindertijd van het universum die er... laten we het maar ‘volwassen’ noemen voor hun leeftijd. Ze zijn groter, complexer en verder ontwikkeld dan onze bestaande modellen voorspelden dat ze zouden moeten zijn. Wetenschappers krabben zich in het haar en vragen zich af wat er op aarde (of liever gezegd, in het vroege universum) deze kosmische anomalieën zou kunnen verklaren.
Nu suggereert een fascinerende nieuwe studie van de Universiteit van Utah dat we misschien het verkeerde hebben gedacht over zware sterren — specifiek de eerste generaties ervan.
Het punt met zware sterren — en als ik ‘zwaar’ zeg, bedoel ik sterren met meer dan 10 keer de massa van onze Zon — is dat ze absolute krachtpatser zijn. Ze branden ongelooflijk heet, storten enorme hoeveelheden straling uit en exploderen uiteindelijk als supernova’s, waarbij ze materie en energie over hun hele gastheersterrenstelsel verspreiden. In veel opzichten bepalen deze monsters hoe sterrenstelsels evolueren. Ze verwarmen gas, ze duwen materie rond en ze bepalen welke grondstoffen beschikbaar blijven voor de vorming van de volgende generatie sterren.
Kortom, behoorlijk belangrijke klanten.
Maar dit had ik niet volledig beseft tot ik over dit onderzoek las: de zware sterren in het vroege universum hebben zich mogelijk compleet anders gedragen dan de zware sterren die we vandaag in onze Melkweg observeren. En dat verschil zou kunnen verklaren waarom die oude sterrenstelsels er zo vreemd uitzien voor Webb.
Waarom zouden vroege zware sterren anders zijn? Het komt allemaal neer op chemie — specifiek, iets wat metallicity heet. Nee, we hebben het niet over heavy metal muziek of het pak van Iron Man. In de astronomie verwijst ‘metalen’ naar alles wat zwaarder is dan waterstof en helium. Het vroege universum bestond vrijwel volledig uit waterstof en helium — die lichtere elementen waren nog niet gesmeed door generaties van stellaire nucleosynthese.
Dus vroege sterrenstelsels hadden veel minder ‘metalen’ rondzweven dan ons sterrenstelsel vandaag de dag doet. En dat verandert blijkbaar op een vrij fundamentele manier hoe zware sterren zich gedragen.
Het onderzoeksteam, onder leiding van Grace Telford van de Universiteit van Utah, startte een project genaamd TEMPOS (Treasury of Extremely Metal-Poor O Stars — omdat astronomen van acroniemen houden). Ze gebruiken de Hubble Ruimtetelescoop om zware sterren in nabijgelegen dwergsterrenstelsels te bestuderen die vergelijkbare lage metalliciteiten hebben, en gebruiken ze als tijdmachines om te begrijpen hoe dingen er miljarden jaren geleden uit zagen.
Hier wordt het echt interessant. Ze onderzochten 29 zware sterren verspreid over zes verschillende dwergsterrenstelsels, elk met minder dan een vijfde van de metallicity van onze Zon. Dat is een kleine steekproef, maar zoals Telford opmerkte, ‘wanneer elk observatie tot 35 uur Hubble-tijd kost, wordt het echt duur’. Dus dit is eigenlijk een behoorlijk significante dataset.
Een belangrijke bevinding? Sterrenwinden — die krachtige stromen van materie die uit zware sterren schieten — lijken dramatisch te vertragen wanneer de metallicity onder een bepaalde drempel daalt. Bij zeer lage metalliciteiten dalen de windsnelheden veel sneller dan wetenschappers verwachtten op basis van trends gemeten bij hogere metalliciteiten.
Dit is belangrijk omdat sterrenwinden beïnvloeden hoe zware sterren evol