Met de Europese Very Large Telescope (VLT) onderzoekt de Italiaan Guido de Marchi (ESTEC, Noordwijk) al jaren de oeroude sterrenhoop M12 in het sterrenbeeld Opiuchus (slangendrager). De sterrenhoop blijkt geen onbezoedeld overblijfsel uit de begintijd van de melkweg, maar het blootgelegde hart van een veel grotere stercluster. De Marchi liet zijn computer turven hoe zwaar de sterren in M12 zijn. “Voor elke ster zo zwaar als de zon zou je vier lichtere sterren verwachten”, legt hij uit in een persbericht. “De verhouding zit juist in de buurt van één-op-één”. Er ontbreken sterren. Volgens de Italianen heeft de zwaartekracht van de melkweg M12 in de loop der millenia uit elkaar getrokken zodat alleen het zware hart is overgebleven. Dat kan alleen als hij veel dichter langs de melkwegkern scheert dan gedacht.

Sterrenkundigen hebben altijd gedacht dat M12 is geboren zoals we ’m nu zien: een wolk van 200.000 sterren die een wijde omloopbaan rond de melkweg volgt. De bolhoop werd al in 1764 ontdekt door de Fransman Messier en is nog steeds interessant voor sterrenkundigen. De afstand tot de aarde is een heikel punt. Verschillende onderzoekers noemen uiteenlopende getallen: van 13.000 tot de 23.000 lichtjaar die De Marchi opgeeft.

“Sterren in een bolvormige sterrenhoop zijn stokoud vergeleken met de zon. M12 is 11, 12 miljard jaar oud; de zon maar 5 miljard jaar”, vertelt Simon Portegies Zwart, sterrenkundige aan de Universiteit van Amsterdam. Portegies Zwart noemt zichzelf ‘experimenteel sterrenkundige’. Hij neemt niet alleen waar wat er in het heelal te zien is, maar simuleert de dans van tienduizenden sterren ook op grote supercomputers als de Japanse GRAPE 6.

Evenwicht

De zwaartekracht van de melkweg en de sterrenhoop concurreren met elkaar. Ook al heeft hij de preprint van De Marchi nog niet gelezen, Portegies Zwart ziet door zijn uitgebreide simulaties helemaal voor zich wat M12 is overkomen. “Aan de rand van de cluster trekken de bolhoop en de melkweg even hard aan de cluster-sterren. Iets verder van het midden van de bolhoop af en de melkweg krijgt de overhand; de ster komt dan los van de sterrenhoop en vliegt weg.”

De bolhoop verliest het grootste aantal sterren als hij tijdens zijn omloop dicht langs de zware melkwegkern vliegt. Volgens De Marchi blijven die sterren in ongeveer dezelfde baan als de bolhoop. Doordat ze iets sneller of langzamer bewegen dan de cluster zelf, worden ze in de loop der tijd uitgesmeerd over de hemel. M12 verliest zo’n 5000 keer het gewicht van de zon per omloop, schatten de Italianen. Dat gewicht bestaat vooral uit sterren die iets minder wegen dan de zon.

Waarom alleen lichte sterren worden weggetrokken? “Zo’n sterrenhoop bestaat uit sterren van uiteenlopende massa’s. Als een lichte en een zware ster langs elkaar scheren, wint de lichte aan snelheid terwijl de zware ster wordt afgeremd”, legt Portegies Zwart uit. De zware sterren zinken naar het midden van de sterrenhoop. De lichtere sterren zoeven juist ver van het centrum rond en zijn vatbaar voor de zwaartekracht van de melkweg.

NASA gebruikt hetzelfde truukje als de lichte sterren van M12 om zijn sondes extra snelheid te geven. NASA’s sonde New Horizons, op 21 januari vertrokken, voert in 2007 precies zo’n katapultmanoeuvre rond Jupiter uit om snelheid te winnen op weg naar Pluto. Van een al indrukwekkende 58.000 km/u naar 75.000 km/u; genoeg om in tien jaar naar Pluto te racen.

Sterrenhopen als M12 zijn razend interessant onderzoeksmateriaal. Portegies Zwart: “Ze horen tot de oudste objecten in het heelal. Als je ze onderzoekt kun je iets leren over het ontstaan van de melkweg en de sterren in de melkweg. Sterren in een sterrenhoop zijn bijzonder geïsoleerd. Het zijn oude experimenten van de natuur, de eerste pogingen om een groep sterren bij elkaar te krijgen. Daarom lijken de clusters op de beginsituatie van de melkweg.”

Portegies Zwart onderzoekt zelf de veel kleinere clusters als de Arches-groep of het Quintuplet, die rond het superzware zwarte gat in de kern van de melkweg draaien. “Arches en Quintuplet draaien op maar 100 lichtjaar afstand; de groepen IRS 13 en 16 op maar één lichtjaar van de kern.” De afstand van onze zon tot de dichtstbijzijnde ster, Proxima Centauri, is maar liefst vier lichtjaar.

Je kunt die twee soorten clusters volgens de Amsterdamse astronoom goed met elkaar vergelijken. “Ook hier zie je de zware sterren naar het midden van de cluster zakken en de melkweg die sterren van de buitenkant steelt. Het leuke is dat een groep als Arches of het Quintuplet veel sneller evolueert omdat het centrale zwarte gat zo hard aan die sterrenhopen trekt. Alsof het gedrag van een bolhoop als M12 versneld wordt afgespeeld.”

Over een paar miljoen jaar komen de twee clusters zó dicht bij het enorme zwarte gat, dat ze compleet uiteenvallen. M12 is langer houdbaar. Als De Marchi’s berekeningen kloppen, heeft de bolhoop nog 4,5 miljard jaar te gaan. Het moet wel de langste afvalrace zijn in de geschiedenis van het heelal.