Samen met Steve Warren ontdekte de Antwerpse astronoom Tom Theuns dat dwaalsterren toch bestaan. Een gesprek.
TEGENDE ACHTERGROND van een schijnbaar roerloze sterrenhemel, bewegen de planeten in het zonnestelsel. De astronomen in Babylon en het Oude Griekenland, die het nog zonder telescopen moesten stellen, meenden dat dit ook sterren waren en noemden ze zwervende sterren of dwaalsterren. Het woord ?planeet? is trouwens afgeleid van het Griekse planeitos : dwalend. In werkelijkheid echter zijn planeten helemaal niet op de dool. Ze volgen hun banen om de zon, voorspelbaar dankzij de wetten van Kepler.
Dwaalsterren bestaan dus niet, zo geloofden we. Tot twee astronomen intergalactische sterren ontdekten ; sterren, weggesukkeld uit hun oorspronkelijke galaxie. Tom Theuns (32) van de Universiteit van Oxford en zijn collega Steve Warren van Imperial College in Londen, richtten de New Technology Telescope (NTT) van het European Southern Observatory (ESO) in Chili op het Fornax cluster, een zwerm galaxieën op 65 miljoen lichtjaar van ons verwijderd. En zo’n veertig procent van alle sterren blijkt daar niet tot een welbepaalde galaxie te behoren. De sensationele ontdekking verrast zelfs de meeste astronomen. Zeker negentig procent van hen had nog nooit aan deze mogelijkheid gedacht.
Hoe kwamen Tom Theuns en Steve Warren op het idee ? Antwerpenaar Tom Theuns, van wie het nog altijd correcte Nederlands de klanksporen van twee jaar Oxford begint te vertonen, doet het verhaal.
TOM THEUNS : Het idee om naar zulke sterren te zoeken, stamt uit de tijd dat ik voor ESO werkte, in 1991-1992. Ik deed toen numerieke simulaties van botsingen tussen galaxieën.
Er zijn drie soorten galaxieën : elliptische, spiraalstelsels zoals onze galaxie, en onregelmatige, meestal kleinere, stelsels. Een mogelijke verklaring is dat alle stelsels als spiraalstelsel geboren worden. Als twee zulke spiraalstelsels botsen, is het resultaat een elliptische galaxie. Deze theorie onderzocht ik met numerieke simulaties.
Nu was het al lang bekend dat er in clusters van galaxieën een cluster is een grote groep van verschillende duizenden stelsels proportioneel veel meer elliptische stelsels zijn. Galaxieën, die niet tot een cluster behoren, zijn bijna altijd spiraalvormig. Dus, als de theorie over de vorming van elliptische stelsels juist is, verwacht je veel meer botsingen tussen stelsels in een cluster dan erbuiten.
Gaat het hier om dramatische botsingen of raken die galaxieën elkaar zo maar een beetje aan ?
THEUNS : Als twee galaxieën ?botsen?, is het inderdaad zeer onwaarschijnlijk dat sterren van de ene botsen tegen sterren van de andere. Het is veeleer een zich in elkaar verstrengelen dan botsen.
Komt dit vaak voor ?
THEUNS : Er zijn verschillende paren van botsende galaxieën bekend. De getijdenwerking tussen zulke botsende galaxieën veroorzaakt typische verstoringen, zoals staarten, bruggen en ringen.
En sterren op de dool ?
THEUNS : Een van de eerste dingen die me opvielen toen ik die numerieke simulaties bekeek, was dat vele sterren, die oorspronkelijk tot een van de botsende galaxieën behoorden, na de botsing niet meer gebonden waren aan die galaxie. Dus in een cluster met veel elliptische stelsels verwacht je dat er veel botsingen tussen galaxieën zijn geweest en dus ook dat er veel sterren uit hun galaxie zijn getrokken. Ik schatte dat dertig tot zeventig procent van alle sterren in een cluster intergalactisch moest zijn.
In de literatuur waren anderen me al voor : verschillende onderzoekers, die ook numerieke simulaties van galaxieën in clusters deden, hadden al opgemerkt dat een groot deel van de sterren intergalactisch was in hun simulaties. Maar het kwam er nu op aan dit ook met waarnemingen te staven. En het Fornax cluster, dat zijn naam niet gestolen heeft fornax is Latijns voor oven , was het gedroomde onderzoeksterrein. Het is een zwerm van zo’n tweehonderd galaxieën, waarvan vele elliptisch.
Fornax ligt op 65 miljoen lichtjaar. Kan u op zo’n afstand nog sterren los zien van het geheel ?
THEUNS : Dat is zelfs met de beste telescopen niet mogelijk. Er is echter een bepaald type ster dat je wel zou kunnen vinden in een cluster : de planetaire nevels.
Die benaming zaait verwarring. Je denkt meteen aan een protoplanetaire gaswolk waaruit een zonnestelsel met planeten ontstaat.
THEUNS : Toen die nevels voor het eerst ontdekt werden op fotografische platen, was dit precies wat de astronomen ook dachten. Vandaar de naam. Later bleek dat de zogenaamde planetaire nevels in feite het eindstadium zijn in de evolutie van sterren met een massa tussen 0,8 en 8 maal de zonnemassa. Zo’n ster stoot dan haar buitenste delen uit als een ringvormige nevel. En dankzij die nevel kun je dit soort sterren ook op grote afstand nog vinden : het licht van de ster verhit het gas in de nevel, zodat die gaat stralen. Met speciale filters valt dat op te sporen. In drie onderzochte gebieden van Fornax, vonden we tien mogelijk intergalactische planetaire nevels. Dit betekent dat ongeveer veertig procent van alle sterren in Fornax intergalactisch is, dat er in het Fornax cluster honderden miljoenen lichtzwakkere sterren moeten zijn, door de getijdenkrachten uit hun galaxie geslingerd. Aan snelheden van zo’n duizend kilometer per seconde.
Wemelt het heelal nu van dwaalsterren ?
THEUNS : Ze komen niet overal voor. Maar in het Fornax cluster liggen de galaxieën relatief dicht bijeen en komen botsingen vaker voor dan elders.
Lode Willems
Tom Theuns in het controlecentrum van de NTT-telescoop van ESO in Chili.
