Baanbrekend Model: Hoe Extreem Massieve Sterren de Oude Bolvormige Sterrenhopen van het Universum Vormden

Een internationale groep kosmische onderzoekers heeft een revolutionaire theoretische benadering gepresenteerd die licht werpt op de vorming van de oudste stellaire structuren in het heelal: de bolvormige sterrenhopen. Deze structuren, die miljarden jaren oud zijn, zijn cruciaal voor ons begrip van de kosmische jeugd. Dit nieuwe model koppelt hun complexe evolutie direct aan het kortstondige maar intense bestaan van Extreem Massieve Sterren (EMS). Het baanbrekende werk, dat gepubliceerd werd in het gerespecteerde Britse tijdschrift “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”, biedt daarmee een fris en noodzakelijk perspectief op de vroege kosmische geschiedenis.

De kern van dit concept is de hypothese dat in de extreem turbulente en dichte gasomstandigheden van het vroege universum sterren konden ontstaan met een massa die duizend zonsmassa's overschreed. Deze zeldzame, hypermassieve objecten konden volgens schattingen zelfs 10.000 zonsmassa's bereiken. Ondanks hun extreem korte levensduur – ze leefden slechts één tot twee miljoen jaar – waren deze sterren ongelooflijk productief. Ze waren in staat om waterstof te verbranden en daarbij extreem krachtige stellaire winden uit te stoten. Deze winden transporteerden de zware elementen en producten van de hogetemperatuurverbranding, die zich vervolgens vermengden met het omringende, nog onverrijkte gas. Dit proces creëerde de ideale omstandigheden voor de geboorte van nieuwe generaties sterren binnen de cluster, maar nu met een unieke, chemisch 'verontreinigde' samenstelling.

Cruciale figuren in dit diepgaande onderzoek zijn Professor Mark Gieles van het Instituut voor Cosmologische Wetenschappen van de Universiteit van Barcelona (ICCUB) en het Instituut voor Ruimteonderzoek van Catalonië (IEEC). Hij werkte samen met co-auteur Paolo Padoan van Dartmouth College. Professor Padoan benadrukte de relevantie van de theorie door te stellen dat deze uitstekend aansluit bij de nieuwste, hoogwaardige gegevens die worden verzameld door de James Webb Telescoop (JWST). Hij wees specifiek op de doorslaggevende rol die deze Extreem Massieve Sterren speelden bij de initiële vorming van de allereerste sterrenstelsels.

Bolvormige sterrenhopen zijn dichte, sferische verzamelingen van honderdduizenden tot miljoenen sterren. Ze fungeren als de oudste 'archieven' van de kosmos, met een leeftijd die de 10 miljard jaar overschrijdt. Hun afwijkende chemische samenstelling – gekenmerkt door onverklaarbaar verhoogde niveaus van stikstof, helium, zuurstof, natrium, magnesium en aluminium – was lange tijd een hardnekkig raadsel voor astronomen. Het nieuwe model biedt een verrassend elegante oplossing: deze specifieke chemische 'vingerafdrukken' zijn achtergelaten door de levensproducten van de EMS. Dit gebeurde in een fase vóórdat hun uiteindelijke, catastrofale explosies als supernovae de samenstelling van het gas significant hadden kunnen wijzigen of verdunnen.

De onderzoekers postuleren tevens een fascinerende bijkomstigheid: de gravitationele ineenstorting van deze kolossale sterren heeft waarschijnlijk geleid tot de vorming van zwarte gaten met een intermediaire massa. Deze zeldzame objecten, die zich tussen stellaire en supermassieve zwarte gaten bevinden, zouden in de toekomst gedetecteerd kunnen worden door middel van zwaartekrachtgolven. Het wetenschappelijke werk schetst daarmee een uitzonderlijk coherent beeld dat de complexe fysica van stervorming, de evolutie van sterrenhopen en de vroege chemische verrijking van het heelal naadloos met elkaar verbindt. De recente, gevoelige waarnemingen van de JWST hebben inderdaad een verhoogd stikstofgehalte in vroege sterrenstelsels aan het licht gebracht, wat, in lijn met de voorgestelde model, een direct gevolg is van de dominantie van sterrenhopen die gevormd zijn onder de invloed van EMS.