Politics

Kosmisch web bepaalt het lot van sterrenstelsels

Alle sterrenstelsels in het heelal zitten gevangen in een gigantisch spinnenweb, met draden van onder meer gas en met knooppunten waar die draden kruisen. Hoe dichter een sterrenstelsel bij een knooppunt van dat spinnenweb zit, hoe meer variatie in scheikundige elementen een sterrenstelsel heeft. Dat concludeerde een team van Britse en Franse onderzoekers met behulp van de Sloan Digital Sky Survey, een kaart van alle heldere sterrenstelsels over ongeveer een kwart van de hemel. De onderzoekers publiceerden de resultaten deze week in het blad Nature Astronomy.

Net als honderden miljarden andere planeten cirkelt de aarde om een moederster. De zon (de moederster van de aarde) cirkelt weer samen met honderden miljarden andere sterren om het centrum van de Melkweg, een spiegeleivormig sterrenstelsel met een diameter van zo’n honderdduizend lichtjaar. De Melkweg is net als de meeste andere sterrenstelsels onderdeel van een sterrenstelselcluster. Sommige van die clusters zitten weer samen in een supercluster.

Duizelingwekkend

En nu wordt het pas echt duizelingwekkend: meerdere superclusters en losse sterrenstelsels vormen samen een gigantische, spinnenwebachtige structuur. Dat zogenoemde kosmische web is zo groot als het heelal zelf en bijna alle materie in het universum zit erin samengetrokken. De draden van het web, ‘filamenten’ genoemd, bestaan uit ijl waterstofgas en donkere materie. Rondom die filamenten heen zitten sterrenstelsels. Op de plekken waar de draden kruisen, zitten de clusters. Het spinnenweb zelf is overigens onzichtbaar. Lichtgevende sterrenstelsels die in het web zitten, onthullen de structuur ervan.

Het kosmische web beïnvloedt sterrenstelsels. Begin deze eeuw kwamen er meerdere aanwijzingen dat de draairichting van een sterrenstelsel beïnvloed wordt door het filament waar het sterrenstelsel zich bevindt. Astronomen zagen dat kleine sterrenstelsels grofweg rondom de as van een filament draaien. Massieve stelsels draaien er loodrecht op.

Nú menen Britse en Franse onderzoekers nog een effect van het kosmische web gezien te hebben. Ze bestudeerden de samenstelling van 6.984 sterrenstelsels uit de Sloan Digital Sky Survey. Wat opviel was dat hoe dichter een sterrenstelsel bij een knooppunt ligt, hoe meer variatie in scheikundige elementen het sterrenstelsel bevat. Sterrenstelsels ver van een knooppunt af hebben vooral lichte elementen helium en waterstof. Sterrenstelsels dichterbij hebben daarnaast ook zwaardere elementen als koolstof.

Om te verklaren hoe dat kan, bootsten de astronomen de observaties na met een van de meest gedetailleerde kosmosmodellen, de IllustrisTNG. Uit de simulatie volgde dat het verschil onder meer komt doordat sterrenstelsels dichterbij knooppunten sneller sterren maken. Door de hoge dichtheid rondom knooppunten hebben sterrenstelsels veel materie om zich heen waar ze weer nieuwe sterren uit kunnen vormen. En dat leidt weer tot de vorming van nieuwe soorten elementen.

Kernfusie

De eerste generatie sterren in een sterrenstelsel zet binnen enkele miljoenen jaren met kernfusiereacties lichtere elementen om in zwaardere in hun binnenste. Sommige sterren exploderen zodra ze overlijden en verspreiden zo de zware elementen door het sterrenstelsel. Vervolgens kunnen daar weer nieuwe sterren uit ontstaan. Die maken dan uit de zwaardere elementen weer nog zwaardere, nieuwe, elementen. Dat leidt ertoe dat een sterrenstelsel waarin veel verschillende generaties sterren geweest zijn, over het algemeen meer verschillende en zwaardere scheikundige elementen hebben.

De onderzoekers zagen in de simulaties datzelfde effect voor de afstand tussen sterrenstelsels en filamenten, maar dan in mindere mate.

„Fascinerend werk”, zegt Rien van de Weijgaert. Hij is kosmoloog aan de Rijksunversiteit Groningen. „Al ben ik nog niet overtuigd van het model dat de onderzoekers gebruiken om de waarnemingen te verklaren. IllustrisTNG houdt geen rekening met de afstand tussen een sterrenstelsel en de rand van een filament, maar berekent alleen de afstand van een sterrenstelsel tot de as ervan. Hoe dan ook, de waarnemingen zelf tonen dat de invloed van het kosmische web op sterrenstelsels verder gaat dan we dachten. Dat wel.”

Source link

Leave a Reply

Your email address will not be published.