[/onderschrift]

Met behulp van ESO's gigantische telescopen in Chili hebben onderzoekers van het Niels Bohr Institute 'antieke' sterren onderzocht. Hoe ze zware metalen sterren werden, is altijd een puzzel geweest, maar nu gaan astronomen terug naar het begin van ons sterrenstelsel.

Er wordt aangenomen dat het heelal kort na de Big Bang-gebeurtenis gevuld was met waterstof, helium en ... donkere materie. Toen het trio zichzelf begon samen te drukken, werden de allereerste sterren geboren. In de kern van deze neofietzonnen ontstonden vervolgens zware elementen zoals koolstof, stikstof en zuurstof. Een paar honderd miljoen jaar later? Hallo! Alle elementen zijn nu verantwoord. Het is een nette oplossing, maar er is maar één probleem. Het lijkt erop dat de allereerste sterren slechts ongeveer 1 / 1000ste van de zware elementen bevatten die te vinden zijn in zonachtige sterren van het heden.

Hoe gebeurt het? Elke keer dat een massieve ster het einde van zijn levensduur bereikt, zal hij ofwel een planetaire nevel creëren - waar lagen van elementen geleidelijk van de kern afpellen - of het zal supernova worden - en de nieuw gecreëerde elementen in een gewelddadige explosie uitblazen. In dit scenario vloeien de materiaalwolken opnieuw samen ... storten opnieuw in en vormen meer nieuwe sterren. Het is juist dit patroon dat sterren voortbrengt die steeds meer 'elementair' geconcentreerd worden. Het is een geaccepteerd vermoeden - en dat maakt het ontdekken van heavy metal-sterren in het vroege heelal een verrassing. En nog verrassender ...

Precies hier in de Melkweg.

'In de buitenste delen van de Melkweg zijn oude ‘stellaire fossielen’ uit de kinderjaren van ons eigen sterrenstelsel. Deze oude sterren liggen in een halo boven en onder de platte schijf van de melkweg. In een klein percentage - ongeveer één tot twee procent van deze primitieve sterren, vind je abnormale hoeveelheden van de zwaarste elementen in vergelijking met ijzer en andere 'normale' zware elementen ”, legt Terese Hansen uit, astrofysicus in de onderzoeksgroep Astrofysica en Planetair Wetenschap aan het Niels Bohr Institute aan de Universiteit van Kopenhagen.

Maar de studie van deze antieke sterren gebeurde niet van de ene op de andere dag. Door gebruik te maken van ESO's grote telescopen in Chili, heeft het team meerdere jaren nodig gehad om tot hun conclusies te komen. Het was gebaseerd op de bevindingen van 17 "abnormale" sterren die elementaire concentraties leken te hebben - en vervolgens nog eens vier jaar studie met de Nordic Optical Telescope op La Palma. Terese Hansen gebruikte haar masterscriptie om de observaties te analyseren.

“Na een paar jaar op deze zeer moeilijke waarnemingen te hebben gesjouwd, realiseerde ik me plotseling dat drie van de sterren duidelijke orbitale bewegingen hadden die we konden definiëren, terwijl de rest niet uit de toon viel en dit was een belangrijke aanwijzing om uit te leggen wat voor soort van het mechanisme moet de elementen in de sterren hebben gecreëerd ”, legt Terese Hansen uit, die de snelheden heeft berekend samen met onderzoekers van het Niels Bohr Institute en de Michigan State University, VS.

Wat verklaart precies dit soort concentraties? Hansen legt uit dat dit twee populaire theorieën zijn. De eerste plaatst de oorsprong als een dicht dubbelstersysteem waar men supernova gaat en zijn metgezel overspoelt met lagen van zwaardere elementen. De tweede is een massieve ster die ook supernova wordt, maar de elementen uitspuwt in verspreidende stromen, waardoor gaswolken doordrenkt worden en zich vervolgens tot halo-sterren vormen.

“Mijn observaties van de bewegingen van de sterren lieten zien dat de overgrote meerderheid van de 17 zware-elementrijke sterren in feite enkelvoudig zijn. Slechts drie (20 procent) behoren tot dubbelstersystemen - dit is volkomen normaal, 20 procent van alle sterren behoort tot dubbelstersystemen. De theorie van de vergulde naburige ster kan dus niet de algemene verklaring zijn. De reden waarom sommige van de oude sterren abnormaal rijk aan zware elementen zijn geworden, moet daarom zijn dat exploderende supernova's stralen de ruimte in hebben gestuurd. Bij de supernova-explosie worden de zware elementen zoals goud, platina en uranium gevormd en wanneer de stralen de omringende gaswolken raken, zullen ze worden verrijkt met de elementen en sterren vormen die ongelooflijk rijk zijn aan zware elementen ”, zegt Terese Hansen, die onmiddellijk nadat haar baanbrekende resultaten een PhD-beurs kregen aangeboden door een van de toonaangevende Europese onderzoeksgroepen in astrofysica aan de Universiteit van Heidelberg.

Mogen alle zware metalen sterren goud worden!

Oorspronkelijke verhaalbron: Niels Bohr Institute News Release. Voor verder lezen: de binaire frequentie van met r-proceselementen versterkte metaalarme sterren en de implicaties ervan: chemische tagging in de primitieve halo van de Melkweg.