De sterproductie van het Phoenix-cluster bedraagt naar schatting 740 zonsmassa’s per jaar, een snelheidsrecord volgens wetenschappers. Daarnaast mag het cluster een aantal andere records optekenen. Zo is het, onder de sterrenclusters, de krachtigste producent van gammastraling en zou het de grootste verzameling van snel afkoelend heet gas bevatten. Volgens gangbare theorieën is dat gas cruciaal voor de vorming van nieuwe sterren.

Wetenschappers deden deze ontdekkingen aan de hand van metingen van tien wereldwijd verspreide telescopen, waaronder NASA’s Chandra-satelliet. Hun resultaten werden vorige week in het wetenschappelijke tijdschrift Nature gepubliceerd.

Het Virgo-cluster bestaat uit 2000 complete sterrenstelsels.

Chris Mihos (Case Western Reserve University)/ESO

Chris Mihos (Case Western Reserve University)/ESO

Clusters van sterrenstelsels

Naast het feit dat sterren zich verzamelen in sterrenstelsels, zoals onze Melkweg, hebben sterrenstelsels zelf ook de neiging om zich te groeperen. De structuren die zij vormen worden sterrenclusters genoemd, de grootste zwaartekrachtsgebonden structuren die we kennen (er bestaan ook superclusters maar daarin is de materie zo ver verspreid dat de zwaartekracht geen dominante kracht meer is). Typisch bevat een cluster enkele honderden sterrenstelsels.

Rem op de sterproductie

Bekend is dat de meeste clusters grote hoeveelheden heet interstellair gas bevatten, dat bij elkaar vaak zwaarder is dan alle sterren in de sterrenstelsels. Astronomen dachten in het verleden dat dit gas in de loop van miljarden jaren zou afkoelen en door de zwaartekracht naar het centrum van de clusters zou zakken, om daar vervolgens voor stervorming te zorgen.

Echter, dat was niet wat waarnemingen aan sterrenclusters lieten zien. Daaruit bleek juist dat de centrale sterrenstelsels een relatief lage sterproductie hadden. De theorie die vervolgens werd opgesteld was dat superzware zwarte gaten in de centrale stelsels – die mede verantwoordelijk zijn voor het bij elkaar houden van de clusters – dusdanig veel energie, in de vorm van straling, de ruimte in slingeren dat de gaswolken verhit worden en er een flinke rem komt te staan op de sterproductie.

Uitzondering op de regel

Maar toen kwam het Phoenix-cluster in beeld. Het in 2010 ontdekte cluster blijkt een dergelijke rem te ontberen. Waarnemingen laten zien dat er een extreme grote stroom (bijna 4000 zonsmassa’s per jaar) van afkoelend gas naar het clustercentrum moet bestaan. Deze stroom veroorzaakt volgens de auteurs van het Nature-artikel het opbloeien van het centrale sterrenstelsel, een proces dat wel twintig keer sterker is dan in het vergelijkbare Perseus-cluster.

Deze animatie laat zien hoe de stervorming in zijn werk gaat. Heet gas (rood) koelt af (blauw) en zakt naar het centrale sterrenstelsel in het cluster, alwaar het samen kan klonteren tot nieuwe sterren. In vergelijkbare clusters wordt dit proces sterk gehinderd door straling uit het centrale sterrenstelsel. Het Phoenix-cluster lijkt hier om onverklaarbare redenen geen last van te hebben.

Nieuwe theorieën

De waarnemingen kunnen enkel verklaard worden als het vrijwel zeker aanwezige zwarte gat in het centrale sterrenstelsel niet genoeg energie kan produceren om de omringende gaswolken op te warmen. Over de reden hiervoor, tasten de wetenschappers nog in het duister. Ze willen nu achterhalen of het Phoenix-cluster uniek in zijn soort is of dat dit proces zich in meerdere sterrenclusters in het vroege heelal afspeelde.

Het Phoenix-cluster.

NASA

NASA

“Het zou wel eens kunnen dat we nieuwe theorieën moeten bedenken over hoe sterrenclusters groeien”, laat kosmoloog Martin Rees van de Cambridge-universiteit op de website van NASA weten. Tot op heden werd gedacht dat de sterren in de centrale sterrenstelsels voornamelijk afkomstig waren van het samensmelten van eerdere sterrenstelsels, maar nu lijkt stervorming toch een veel belangrijkere rol te spelen.