Kleine stofdeeltjes cruciaal voor de vorming van zware sterren

De aanwezigheid van stofdeeltjes in moleculaire wolken waaruit sterren ontstaan, verandert de verdeling van de beginmassa’s van sterren. De fragmentatie en ineenstorting van de wolk verloopt zodanig dat er relatief veel zware sterren worden gevormd. Dit blijkt uit simulaties door de Groningse astronoom Seyit Hocuk, in samenwerking met collega’s Stephanie Cazaux en Marco Spaans, waarbij voor het eerst stofdeeltjes zijn betrokken. De resultaten van het onderzoek worden op 23 januari online gepubliceerd in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters.

Sterren worden geboren uit in elkaar stortende moleculaire wolken. De verdeling van de beginmassa’s van sterren is afhankelijk van de fragmentatie van de wolk, en díe hangt weer af van de chemische reacties die kunnen plaatsvinden. In onze Melkweg is de verdeling van de beginmassa’s van sterren overal gelijk - veel minder zware sterren dan lichte sterren - wat duidt op een universeel stervormingsproces. Het is mogelijk dat stervorming elders in het heelal anders verloopt door een andere chemische samenstelling van de moleculaire wolken.

Hocuk en zijn collega’s hebben voor het eerst 3D-simulaties uitgevoerd van de fragmentatie en ineenstorting van een bolvormige moleculaire wolk met stofdeeltjes. Op het oppervlak van deze stofdeeltjes kunnen chemische reacties plaatsvinden die van invloed zijn op de chemische samenstelling en de temperatuur van de wolk.

Uit de simulaties blijkt dat met name het vastvriezen van koolstofmonoxidemoleculen op het oppervlak van stofdeeltjes ertoe leidt dat de wolk niet efficiënt kan afkoelen. Door de hogere temperatuur vertraagt de ineenstorting van lokale gasverdichtingen en hoopt meer materie zich op. Zodra ze een kritieke dichtheid hebben bereikt, koelen ze snel af, krimpen ze gemakkelijk ineen en ontstaan relatief veel sterren met hogere beginmassa's.

Vervolgsimulaties zijn erop gericht om de fragmentatie van de wolk met hogere resolutie in kaart te brengen, inclusief de laatste stap: de vorming van sterren. “Als blijkt dat de stofdeeltjes de bepalende factor zijn voor de universele verdeling van beginmassa’s van sterren dan hebben we een van de grootste raadsels van stervorming opgelost”, zegt Hocuk.

Tekst: NOVA persbericht

Video: Seyit Hocuk