Astronomen hebben sterrenvorming ontdekt in het dwergstelsel Sextans A die het conventionele begrip van stervorming tarten. Deze sterren ‘koken’ zonder essentiële elementen als silicium, koolstof en ijzer – de bouwstenen die doorgaans nodig zijn voor de geboorte van sterren – wat vragen oproept over hoe het vroege heelal functioneerde en hoe kosmisch stof ontstaat.
De anomalie in Sextans A
Sextans A, een klein sterrenstelsel nabij de Melkweg, heeft een opvallend lage ‘metalliciteit’, wat betekent dat het slechts 3% tot 7% van de zwaardere elementen bevat die in onze zon voorkomen. Dit komt doordat het relatief kleine formaat ervan verhindert dat het deze zwaardere materialen vasthoudt, die in stervende sterren worden gevormd en zich via supernova’s verspreiden. Traditioneel werd gedacht dat omgevingen met een lage metalliciteit onherbergzaam waren voor aanzienlijke stofproductie, een cruciale stap in de stervorming.
Waarnemingen van de James Webb Space Telescope (JWST) laten echter iets anders zien. In plaats van stofvrij te zijn, zoals verwacht, creëren sterren in Sextans A actief stofkorrels die vrijwel volledig uit ijzer bestaan – een fenomeen dat nog nooit eerder in vergelijkbare steromgevingen is waargenomen.
‘Elke ontdekking in Sextans A herinnert ons eraan dat het vroege heelal inventiever was dan we dachten’, zegt Martha Boyer, hoofdauteur en astronoom bij het Space Telescope Science Institute.
Onverwachte chemie
Het Mid-Infrared Instrument van de JWST heeft zich gericht op Asymptotic Giant Branch (AGB)-sterren in Sextans A – sterren die het einde van hun leven naderen. In metaalrijke sterrenstelsels produceren deze sterren doorgaans silicaatstof. Maar in Sextans A dwingt het gebrek aan metalen hen ertoe te vertrouwen op een heel ander ‘recept’, waarbij ze stof uit ijzer smeden.
Bovendien heeft het team ook gebieden met polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAK’s) ontdekt, op koolstof gebaseerde moleculen waarvan wordt verwacht dat ze goed zullen gedijen in metaalrijke sterrenstelsels. Modellen voorspelden hun afwezigheid in een metaalarme omgeving zoals Sextans A. Toch blijven ze bestaan in kleine, dichte gasklonten, wat suggereert dat PAK’s zelfs in de zwaarste kosmische omstandigheden kunnen overleven als ze worden beschermd tegen de bredere omgeving.
Implicaties voor studies van het vroege heelal
Deze ontdekkingen zijn belangrijk omdat ze bestaande modellen van stervorming en de chemische evolutie van sterrenstelsels uitdagen. Het vroege heelal was waarschijnlijk gevuld met omgevingen zoals Sextans A: kleine, metaalarme sterrenstelsels waar sterren onder extreme omstandigheden ontstonden. Als sterren stof zouden kunnen creëren en complexe moleculen in stand kunnen houden zonder overvloedige metalen, moet ons begrip van vroege stervorming worden herzien.
De bevindingen suggereren dat kosmisch stof mogelijk is gevormd door voorheen onbekende mechanismen, wat mogelijk de lang gekoesterde veronderstelling in twijfel trekt dat supernova’s de primaire bron van dit essentiële materiaal waren. Astronomen zullen Sextans A blijven observeren met JWST om hun begrip te verfijnen, maar de huidige resultaten geven aan dat de vroege keukens van het universum veel vindingrijker waren dan eerder werd gedacht.
