Hoe zijn bolvormige sterrenstelsels ontstaan?

Onderzoek onder leiding van Jeremy Lim en Emily Wong van de universiteit van Hong Kong heeft een verrassende ontdekking opgeleverd over de oorsprong van zogeheten bolhopen – compacte, bolvormige verzamelingen van miljoenen sterren.

Aangenomen werd dat alle bolhopen vrij kort na de oerknal zijn gevormd. Dat zou gelijktijdig met of zelfs iets vóór de vorming de eerste sterrenstelsels zijn gebeurd. Sindsdien zouden de bolhopen nauwelijks zijn veranderd, behalve dan dat hun sterren inmiddels veel ouder zijn geworden. Hierdoor zijn veel bolhopen relatief rood van kleur.

Rond ons eigen Melkwegstelsel zwermen ongeveer 150 van die bolhopen, maar rond grotere sterrenstelsels zijn dat er meer. De grootste aantallen bolhopen, tien tot twintig duizend, zijn te vinden rond de elliptische reuzenstelsels in de centra van clusters. Clusters bestaan uit honderden tot duizenden sterrenstelsels die door de zwaartekracht bijeen worden gehouden. Maar het overgrote deel van hun massa bestaat uit heet gas dat de ruimte tussen de stelsels vult.

Aan de hand van gegevens van de Hubble-ruimtetelescoop hebben Lim en zijn team ontdekt¹ dat de bolhopen rond het grote sterrenstelsel in het centrum van de 240 miljoen lichtjaar verre Perseus-cluster lang niet allemaal superoud zijn. Een paar duizend ervan lijken pas in de loop van de laatste miljard jaar te zijn ontstaan. De ‘jonge’ bolhopen zijn geboren in een complex netwerk van filamenten van afgekoeld gas, dat vanuit de omgeving naar het clustercentrum toe is gestroomd.

De ontdekking kan een aantal raadselachtige aspecten van de bolhopen rond reuzenstelsels verklaren. Op de eerste plaats zijn dat hun enorme aantallen: blijkbaar zijn die voor een belangrijk deel te danken aan de enorme voorraad clustergas. Ook is nu duidelijk waarom de bolhopen rond reuzenstelsels zulke uiteenlopende kleuren vertonen: het blijkt te gaan om een mix van jonge (blauwe) en oude (rode) sterrenhopen.

De onafgebroken vorming van bolvormige sterrenhopen kan ook de enorme omvang van de sterrenstelsels in de clustercentra verklaren. De zwaarste bolhopen hebben een lange levensduur, maar hun lichtere soortgenoten worden naar verwachting aan flarden getrokken door het sterrenstelsel waar ze omheen cirkelen. Hun sterren voegen zich vervolgens bij het centrale stelsel, dat hierdoor in omvang toeneemt.

Noten

1. Sustained Formation of Progenitor Globular Clusters in a Giant Elliptical Galaxy, Lim et al., in Nature Astronomy