Mogelijk 100 miljard mislukte sterren in de Melkweg?

Bruine dwergen in de sterrenhoop RCW38 in het sterrenbeeld Vela - Zeilen
Valse kleurenopname van de kern van de massieve jonge sterrenhoop RCW38 die zich op een afstand van 5500 lichtjaar van de Aarde bevindt. Het beeld heeft een doorsnede van ± 1,5 lichtjaar.
De kleine foto’s laten de minste zware en lichtzwakste bruine dwergen zien. Credit: Koraljka Muzic/ Aleks Scholz/ Rainer Schoedel/ Vincent Geers/ Ray Jayawardhana/ Joana Ascenso/ Lucas Cieza.

Een internationaal team van astronomen beweert dat ons sterrenstelsel misschien wel 100 miljard mislukte sterren bevat. Ze baseren deze conclusie op onderzoek aan compacte sterrenhopen die veel bruine dwergen bevatten. Hun onderzoek werd op 6 juli gepresenteerd tijdens de National Astronomy Meeting aan de universiteit van Hull (Engeland).

Bruine dwergen zijn objecten die zich in massa tussen sterren en planeten bevinden. Hun massa is te gering om een stabiele waterstoffusie in hun kern te hebben en dat is essentieel voor sterren zoals onze Zon. Het bestaan van bruine dwergen werd voor het eerst in 1995 aangetoond en wetenschappers realiseerden zich al snel dat ze het bijproduct zijn van processen die leiden tot het ontstaan van sterren en planeten.

De overgrote meerderheid van de duizenden bruine dwergen die sindsdien zijn ontdekt bevinden zich binnen 1500 lichtjaar van de Zon, relatief dichtbij dus. Dat heeft ook te maken met het feit dat het hele lichtzwakke objecten zijn die lastig zijn te bestuderen. De meeste bruine dwergen die zijn gevonden bevinden zich in de buurt van nabije stervormingsgebieden die relatief klein zijn en niet veel sterren bevatten.

In 2006 startte het team van onderzoekers een nieuwe zoektocht naar bruine dwergen door het bestuderen van nabije stervormingsgebieden. Deze Substellar Objects in Nearby Young Clusters (SONYC) omvatte ook de sterrenhoop NGC 1333 die zich op een afstand van ongeveer 1000 lichtjaar van de Aarde bevindt in het sterrenbeeld Perseus. In deze sterrenhoop vonden de onderzoekers ongeveer 50% minder bruine dwergen dan dat er sterren aanwezig zijn. Dat is een uitzonderlijk hoog percentage.

Om te bepalen of NGC 1333 een uitzondering is werd in 2016 een andere, verder verwijderde sterrenhoop bestudeerd. RCW38 in het sterrenbeeld Vela – Zeilen heeft een grote concentratie aan zware sterren en is heel anders opgebouwd dan andere sterrenhopen.

RCW 38 bevindt zich op een afstand van ongeveer 55000 lichtjaar en dat betekent dat de bruine dwergen zowel erg lichtzwak zijn als erg lastig zijn te onderscheiden naast de heldere sterren in de sterrenhoop. De onderzoekers gebruikten de NACO camera in combinatie met de Very Large Telescope van de ESO om de sterrenhoop in totaal 3 uur te bestuderen. De NACO is uitgerust met adaptieve optiek. De resultaten werden gecombineerd met eerder onderzoek.

Ook in RCW 38 vonden de onderzoekers ongeveer de helft minder bruine dwergen dan dat er sterren zijn. Hieruit concludeerden ze dat de omgeving waar sterren ontstaan, of het nu zware sterren zijn of lichte sterren, of ze nu dicht bij elkaar staan of niet, slechts een klein effect heeft op het ontstaan van bruine dwergen.

De onderzoekers vonden veel bruine dwergen in sterrenhopen en naar blijkt komen bruine dwergen in alle soorten sterrenhopen veelvuldig voor. Bruine dwergen ontstaan naast sterren dus moeten er volgens de onderzoekers enorm veel van zijn.

Uitgaande van het SONYC-onderzoek schat men het aantal bruine dwergen in ons sterrenstelsel tussen 25 en 100 miljard maar er zijn ook heel veel kleine, nog lichtzwakkere bruine dwergen dus misschien liggen deze schattingen, volgens de onderzoekers, nog aan de erg lage kant. Hun onderzoek laat zien dat bruine dwergen overal voorkomen.

Eerste publicatie: 9 juli 2017

Meer informatie: “The low-mass content of the massive young star cluster RCW 38”, K. Muzic, R. Schoedel, A. Scholz, V. C. Geers, R. Jayawardhana, J. Ascenso, and L. A. Cieza, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, submitted.