Een internationaal team van astronomen heeft een lang bestaande overtuiging ontkracht over hoe sterren worden gevormd.
Sinds de jaren 50 geloofden astronomen dat groepen pasgeboren sterren dezelfde regels voor stervorming volgden, wat betekende dat de verhouding tussen massieve sterren en lichtere sterren vrijwel gelijk was van melkweg tot melkweg. Voor elke ster die 20 keer zo zwaar is dan de zon of groter, zijn er bijvoorbeeld 500 sterren gelijk aan of minder dan de massa van de zon.
'Dit was een heel nuttig idee. Helaas lijkt het niet waar te zijn ”, zegt teamonderzoeksleider Dr. Gerhardt Meurer van de Johns Hopkins University in Baltimore.
Deze massaverdeling van pasgeboren sterren wordt de 'initiële massafunctie' of IMF genoemd. Het meeste licht dat we van sterrenstelsels zien, komt van de sterren met de hoogste massa, terwijl de totale massa in sterren wordt gedomineerd door de sterren met een lagere massa die niet te zien zijn, dus het IMF heeft implicaties voor het nauwkeurig bepalen van de massa van sterrenstelsels. Door de hoeveelheid licht van een populatie sterren te meten en enkele correcties aan te brengen voor de leeftijden van de sterren, kunnen astronomen het IMF gebruiken om de totale massa van die populatie sterren te schatten.
Resultaten voor verschillende sterrenstelsels kunnen alleen worden vergeleken als het IMF overal hetzelfde is, maar het team van Dr. Meurer heeft aangetoond dat deze verhouding van hoog-massa tot laag-massa pasgeboren sterren verschilt tussen sterrenstelsels. Kleine 'dwerg'-sterrenstelsels vormen bijvoorbeeld veel meer sterren met een lage massa dan verwacht.
Om tot deze bevinding te komen, gebruikte het team van Dr. Meurer sterrenstelsels in de HIPASS Survey (HI Parkes All Sky Survey), uitgevoerd met de Parkes-radiotelescoop bij Sydney, Australië. Er is gebruik gemaakt van een radio-enquête omdat sterrenstelsels aanzienlijke hoeveelheden neutraal waterstofgas bevatten, de grondstof voor het vormen van sterren en de neutrale waterstof radiogolven uitzendt.
Het team heeft twee tracers van stervorming, ultraviolette en H-alfa-emissies, gemeten in 103 van de onderzoeksstelsels met behulp van NASA's GALEX-satelliet en de 1,5 meter lange CTIO optische telescoop in Chili.
Het selecteren van sterrenstelsels op basis van hun neutrale waterstof leverde een monster op van sterrenstelsels in veel verschillende vormen en maten, onafhankelijk van hun stervormingsgeschiedenis.
H-alfa-emissie traceert de aanwezigheid van zeer massieve sterren genaamd O-sterren, de geboorte van een ster met een massa van meer dan 20 keer die van de zon.
De UV-emissie volgt zowel de O-sterren als de minder zware B-sterren - over het geheel genomen meer dan driemaal de massa van de zon.
Het team van Meurer ontdekte dat de verhouding van H-alfa tot UV-emissie varieerde van melkweg tot melkwegstelsel, wat impliceert dat het IMF dat ook deed, althans aan de bovenkant.
"Dit is ingewikkeld werk en we hebben noodzakelijkerwijs rekening gehouden met veel factoren die de verhouding van H-alfa tot UV-emissie beïnvloeden, zoals het feit dat B-sterren veel langer leven dan O-sterren," zei Dr. Meurer.
Het team van Dr. Meurer suggereert dat het IMF gevoelig lijkt te zijn voor de fysieke omstandigheden van het stervormingsgebied, met name gasdruk. Zo zullen massieve sterren zich waarschijnlijk vormen in hogedrukomgevingen zoals dichtgebonden sterrenhopen.
De resultaten van het team maken een beter begrip mogelijk van andere recentelijk waargenomen fenomenen die astronomen in verwarring hebben gebracht, zoals variatie in de verhouding van H-alfa tot ultraviolet licht als functie van de straal binnen sommige sterrenstelsels. Dit is nu logisch omdat het sterrenmengsel varieert naarmate de druk afneemt met een straal, net zoals de druk varieert met de hoogte op aarde.
Het werk bevestigt voorlopige suggesties die eerst door Veronique Buat en medewerkers in Frankrijk in 1987 werden gedaan, en vervolgens een meer substantiële studie vorig jaar door Eric Hoversteen en Karl Glazebrook, werkend aan Johns Hopkins en Swinburne Universities, die hetzelfde resultaat suggereerden.
Bron: CSIRO
