Je leest:

Beryllium-datering geeft leeftijd melkweg

Beryllium-datering geeft leeftijd melkweg

Auteur: | 25 augustus 2004

Een internationale groep sterrenkundigen heeft de leeftijd van onze melkweg bepaald. Ze gebruikten Beryllium-datering om de leeftijd van de oudste sterren te meten.

Het was zeker geen makkelijke klus, maar Luca Pasquini en zijn collega’s hebben archeologie bedreven op galactische schaal. Met de Very Large Telescope van het European Southern Observatory (ESO) bekeken ze sterren in een bolvormige sterrenhoop. De sterren in zo’n bolhoop bevatten resten van de allereerste supernovae in onze melkweg. Met die fossiele resten konden de sterrenkundigen bepalen wanneer de eerste supernova-explosies in de melkweg plaatsvonden en wanneer de eerste sterren van de melkweg ontstoken.

Stellaire erfenis

Het heelal hergebruikt als de beste. Toen de allereerste sterren in onze melkweg aan het eind van hun leven kwamen, ontploften de grotere exemplaren als supernovae. Tijdens die enorme explosies wierpen ze hun buitenlagen de ruimte in. Die buitenlagen bevatten allerlei elementen die alleen in supernova-explosies worden gevormd: alle atomen zwaarder dan ijzer. De gasvormige resten mengden met andere gaswolken in de melkweg. Die trokken samen door hun eigen zwaartekracht en vormden de tweede generatie van sterren. In die sterren zitten ook de fossiele resten van de eerste sterren.

De bolvormige sterrenhoop NGC 6397 bevat oeroude sterren. De cluster staat zo’n 7200 lichtjaar van de aarde af in het sterrenbeeld Ara. bron: ESOKlik op de afbeelding voor een grotere versie.

Luca Pasquini’s team keek naar de sterren A0228 en A2111 in de bolvormige sterhoop NGC 6397. Bolvormige sterhopen ontstonden toen de melkweg nog jong was en de oudste sterren erin zijn van respectabele leeftijd: naar schatting 13.400 ± 800 miljoen jaar oud. Dat is ook de leeftijd van de twee doelsterren; zó oud dat er maar één generatie sterren voor heeft kunnen zitten.

Zelfs de zwaarste sterren, die het felste en snelste branden, doen er een paar miljoen jaar over om hun hele evolutie van gaswolk tot supernova te doorlopen en het heelal zelf is volgens de beste schattingen 13.700 miljoen jaar oud is. De fossiele resten in A0228 en A2111 komen gegarandeerd van de eerste supernovae. Wat is er zo speciaal aan die resten, dat sterrenkundigen er de tijd tussen twee sterrengeneraties aan af kunnen lezen?

De sterren A0228 en A2111 in de bolvormige sterhoop NGC 6397 zijn tegen de 13.400 miljoen jaar oud. Naar huidige schattingen is het heelal zelf 13.700 miljoen jaar geleden ontstaan. bron: ESOKlik op de afbeelding voor een grotere versie.

Beryllium-sporen

Met de gevoelige UVES-spectrometer van ESO’s Very Large Telescope te Chili wisten Pasquini en zijn collega’s beryllium-resten op te sporen in A0228 en A2111. Beryllium is één van de lichtere atoomsoorten. De enige stabiele isotoop is beryllium-9. Die wordt niet in supernovae of tijdens het normale leven van een ster gevormd, maar ontstaat in de open ruimte onder de invloed van kosmische straling. Zulke straling bestaat uit energieke deeltjes en kan zwaardere atoomkernen aan stukken slaan; één van de bijproducten is beryllium-9. Dat proces speelde zich ook af in de uitgeworpen resten van de allereerste sterren.

Pasquini’s team wist, dat er meer beryllium-9 wordt gevormd als de resten van de eerste supernovae lange tijd in de ruimte zweven. Eenmaal opgenomen in nieuwe sterren verandert de hoeveelheid nauwelijks meer. Om te bepalen hoe lang het duurde voor de resten van de eerste supernovae in de tweede generatie sterren terecht kwam, hoefden de sterrenkundigen ‘alleen maar’ de concentratie van de isotoop in die sterren te meten.

Licht is een elektromagnetische golf. De golflengte bepaalt wat de kleur is: lange golven dragen weinig energie en zitten aan de rode kant van het spectrum. Nog langer, en de straling wordt infrarood of zelfs radiogolf. Korte golven dragen meer energie en zitten aan de blauwe kant van het spectrum. Nog korter, en we komen in het ultraviolette en uiteindelijk het röntgen- of gamma-gebied. Atomen kunnen uit wit licht (een mengsel van alle kleuren zichtbaar licht) bepaalde spectraallijnen absorberen: ze nemen de energie van de kleur licht op en dat is zichtbaar als een donkere lijn in het spectrum. Absorptie-spectra vormen daarom een soort vingerafdruk van een materiaal. De precieze geabsorbeerde golflengte hangt af van allerlei natuurconstantes. Als die in de loop der tijd verandert zijn, ziet het spectrum van ‘oud’ waterstofgas er net iets anders uit dan dat van ‘nieuw’ gas.

Bijna al het sterrenkundig onderzoek heeft te maken met spectraallijnen; de vingerafdrukken die atomen in licht achterlaten door bij een paar frequenties het licht te absorberen. Beryllium-9 heeft een stel lastige spectraallijnen. Ze liggen bij 313 nm, in het ultraviolet. Dat is vlakbij de golflengte-grens van zo’n 300 nm waaronder de aardse atmosfeer alle ultraviolette straling verstrooit. Omdat de beryllium-lijnen in de twee doelsterren ook nog eens erg zwak waren was het meten ervan geen simpele taak. Alleen door alles uit ESO’s UVES-spectrometer te halen en die te koppelen aan de nauwkeurige Very Large Telescope konden Pasquini en zijn team de lijnen opsporen. Maar het was genoeg!

Hoe oud is de melkweg?

Pasquini’s metingen laten het precies zien: de resten van de eerste supernovae zweefden 200 miljoen jaar lang door de ruimte. Op basis van de leeftijd van zijn doelsterren, de periode tussen de eerste en tweede generatie en de leeftijd die de eerste generatie waarschijnlijk haalde, schat Pasquini de leeftijd van de melkweg op 13.600 ± 800 miljoen jaar. De eerste sterren in de melkweg ontbrandden dus vlak na de kosmische Dark Ages, een periode van 200 miljoen jaar na de Oerknal waarin grote gaswolken samenklonterden tot de eerste sterrenstelsels. Onze eigen zon mag dan nog ‘maar’ 4,5 miljard jaar oud zijn, ze komt uit een oud geslacht…

Zie ook:

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 25 augustus 2004

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.