Bolvormige sterrenhopen vormen een bron van fascinatie sinds astronomen ze voor het eerst in de 17e eeuw waarnamen. Deze bolvormige sterrencollecties behoren tot de oudst bekende sterren in het heelal en zijn te vinden in de buitenste regionen van de meeste sterrenstelsels. Vanwege hun leeftijd en het feit dat bijna alle grotere sterrenstelsels ze lijken te hebben, is hun rol in de galactische evolutie een mysterie gebleven.
Eerder waren astronomen van mening dat bolvormige sterrenhopen enkele van de vroegste sterren waren die zich in het heelal hebben gevormd, ongeveer 13 miljard jaar geleden. Nieuw onderzoek heeft echter uitgewezen dat deze clusters mogelijk ongeveer 4 miljard jaar jonger zijn, namelijk ongeveer 9 miljard jaar oud. Deze bevindingen kunnen ons begrip van hoe de Melkweg en andere sterrenstelsels zijn gevormd en hoe het universum zelf is ontstaan, veranderen.
De studie, getiteld "Herevaluatie van oude sterrenpopulaties", verscheen onlangs online en wordt geëvalueerd voor publicatie in De maandelijkse aankondigingen voor de Royal Astronomical Society. De studie werd geleid door Dr. Elizabeth Stanway, universitair hoofddocent in de Astronomy-groep aan de University of Warwick, VK, en werd bijgestaan door Dr. J.J. Eldridge, senior docent aan de Universiteit van Auckland, Nieuw-Zeeland.
Omwille van hun studie hebben Dr. Stanway en Dr. Eldridge een reeks nieuwe onderzoeksmodellen ontwikkeld om de evolutie van sterren te heroverwegen. Deze modellen, bekend als Binary Population and Spectral Synthesis (BPASS) -modellen, waren eerder effectief gebleken bij het onderzoeken van de eigenschappen van jonge stellaire populaties in de Melkweg en in het hele universum.
Met behulp van dezelfde modellen bestudeerde Dr. Eldridge een steekproef van bolvormige sterrenhopen in de Melkweg en nabijgelegen stille sterrenstelsels. Ze hielden ook rekening met de details van de evolutie van dubbelsterren in bolhopen en gebruikten deze om de kleuren van licht en spectra van oude binaire populaties te onderzoeken. Kortom, evolutie van een dubbelstersysteem bestaat uit één ster die uitgroeit tot een reus, terwijl de zwaartekracht van de kleinere ster de atmosfeer van de reus weghaalt.
Wat ze ontdekten was dat deze binaire systemen ongeveer 9 miljard jaar oud waren. Aangezien wordt aangenomen dat deze sterren zich tegelijkertijd met de bolhopen zelf hebben gevormd, toonde dit aan dat bolhopen niet zo oud zijn als andere modellen suggereren. Zoals Dr. Stanway zei over de BPASS-modellen, ontwikkelden zij en Dr. Eldridge:
“Het bepalen van leeftijden voor sterren is altijd afhankelijk geweest van het vergelijken van waarnemingen met de modellen die ons begrip van hoe sterren ontstaan en evolueren, inkapselen. Dat begrip is in de loop van de tijd veranderd en we zijn ons steeds meer bewust geworden van de effecten van stellaire veelvoud - de interacties tussen sterren en hun binaire en tertiaire metgezellen.
Als het juist is, zou deze studie nieuwe wegen kunnen openen voor onderzoek naar hoe massieve sterrenstelsels en hun sterren worden gevormd. Dr. Stanway geeft echter toe dat er nog veel werk in het verschiet ligt, waaronder het kijken naar nabije sterrenstelsels waar individuele sterren kunnen worden opgelost - in plaats van het geïntegreerde licht van een cluster te beschouwen. Desalniettemin kan de studie enorm belangrijk zijn voor ons begrip van hoe en wanneer sterrenstelsels in ons heelal zijn gevormd.
"Als het waar is, verandert het ons beeld van de vroege stadia van de evolutie van sterrenstelsels en waar de sterren die in de enorme sterrenstelsels van vandaag zijn beland, zoals de Melkweg, zich mogelijk hebben gevormd", zei ze. "We willen dit onderzoek in de toekomst opvolgen door zowel verbeteringen in modellering als de waarneembare voorspellingen die daaruit voortvloeien te onderzoeken."
Een integraal onderdeel van de kosmologie is begrijpen wanneer het universum is geworden zoals het is, niet alleen hoe. Door te bepalen hoe oud bolvormige sterrenhopen zijn, krijgen astronomen nog een cruciaal stukje van de puzzel over hoe en wanneer de eerste sterrenstelsels zijn gevormd. En deze, gecombineerd met observaties die naar de vroegste tijdperken van het heelal kijken, zouden zomaar een compleet model van kosmologie kunnen opleveren.
