Paleontologen hebben lang aanvaard dat dinosauriërs niet zijn verdwenen. Ze evolueerden. Moderne vogels zijn hun levende nakomelingen. Nu zien astronomen die terugkijken door de James Webb-ruimtetelescoop iets soortgelijks gebeuren in de diepe kosmos. De beroemde ‘Little Red Dots’ zijn misschien geen uitgestorven overblijfselen uit het vroege universum. In plaats daarvan kunnen het de embryonale vormen zijn van iets dat we vandaag de dag zien. In het bijzonder enorme, dicht opeengepakte sterrengroepen die bolvormige sterrenhopen worden genoemd.
Het was 2022 toen deze objecten een echte hoofdpijn voor onderzoekers werden. De telescoop begon ze in overvloed te spotten. Ze doken ongeveer 600 miljoen jaar na de oerknal op. Toen stopten ze met verschijnen. Tegen de tijd dat het heelal twee miljard jaar oud werd, waren ze verdwenen. Poef.
Waarom verdwijnen ze? En wat zijn ze?
Een tijdlang had de leidende theorie betrekking op ‘zwarte gatsterren’. Het idee was dat dit zwarte gaten waren, gehuld in dik gas en stof. Maar een nieuw artikel van de Universiteit van Texas in Austin suggereert een ander evolutionair pad. Wat als deze rode stippen geen doodlopende weg zijn? Wat als zij de fabrieken zijn die de eerste bolvormige sterrenhopen bouwen?
De superzware sterverbinding
John Chisholm, de teamleider, zegt het eenvoudig. Dit zijn misschien geen vreemde anomalieën die geen verband houden met het heden.
“In plaats daarvan kunnen de Kleine Rode Stippen voortbestaan tot in het vroege heelal, en evolueren naar iets relatief vertrouwds.”
Het mechanisme is specifiek. Een zich vormende bolvormige sterrenhoop heeft een hart nodig. Het team stelt dat dit hart een ‘superzware ster’ is. Hypothetisch gezien zijn dit kortlevende sterrenlichamen. Ze verpakken 1.000 tot 10.00 keer de massa van onze zon in één ruimte. In wezen is een Little Red Dot misschien wel een van deze monsters die helder en heet branden.
Maar waarom doet dit er toe? Omdat het een chemische puzzel verklaart die wetenschappers al tientallen jaren verbijstert.
Kijk eens naar een bolvormige sterrenhoop in onze Melkweg. Er zijn er minstens 150. Meestal zien we ze pas nadat miljarden jaren zijn verstreken. Tegen die tijd zijn de massieve sterren dood. Het gas is weg. Dynamische processen hebben hun structuur door elkaar gegooid. Hoe ze begonnen zijn, is moeilijk te reconstrueren.
Toch zijn de sterren binnenin vreemd. Ze zijn zwaar met helium, stikstof, natrium en aluminium. Ze missen de koolstof, zuurstof en magnesium die je zou verwachten van oergas (dat begon als alleen waterstof en helium).
Mike Boylan-Kolchin, een ander teamlid, wijst op de vereiste hitte.
“Dit specifieke patroon duidt op kernfusie bij zeer hoge temperaturen, veel hoger dan in de kernen van zelfs massieve normale sterren.”
Normale sterren kunnen niet zo hard koken. Niet op die manier.
Superzware sterren kunnen dat echter wel. Ze ontstaan in de dichte, chaotische omgevingen van vroege bolvormige sterrenhopen. Sterren botsen en versmelten keer op keer. Het resulterende beest is heet genoeg om die specifieke chemische vingerafdruk te creëren. Maar ze duren niet. Een superzware ster leeft misschien wel een miljoen jaar. Ter referentie: onze zon is 4,6 miljard. Het is een oogwenk.
Wanneer die ster sterft – in een supernova-explosie – schiet hij die vervalste elementen de ruimte in. De volgende generatie sterren erft deze vreemde chemie. Dit is de reden waarom moderne bolvormige sterrenhopen er zo uitzien.
Timing en massa
Er is meer dan alleen chemie die ze met elkaar verbindt. Er is timing.
Kleine rode stippen verschijnen wanneer het universum 600 miljoen jaar oud is. Dat is precies het moment waarop wetenschappers schatten dat bolvormige sterrenhopen zich zouden moeten hebben gevormd. De verdeling komt ook overeen. De vroege punten zijn waar vroege clusters zouden zijn. En de wiskunde houdt stand. Modellen van hoe een Little Red Dot evolueert laten zien dat zijn massa gemakkelijk kan krimpen of transformeren in de massa van een moderne bolvormige sterrenhoop.
Chisholm merkt op dat de levenscyclus kort is voor het “punt”-gedeelte.
“In ons model zou de superzware ster… slechts een korte tijd leven. Zodra die ster sterft, ziet het object er misschien niet meer uit als een Kleine RedDot, zelfs als de cluster zelf miljarden jaren overleeft.”
De punt verdwijnt dus omdat het bepalende kenmerk ervan sterft. Het cluster blijft bestaan.
Boyln-Kolchin let erop dat dit geen bewijs is. Nog niet.
“Er is op dit moment geen enkel rokend wapen dat zegt dat Kleine RedDots bolvormige sterrenhopen zijn, maar het zou een heleboel uiteenlopende en verrassende waarnemingen verklaren.”
Toch is de pasvorm strak. Het lost de verdwijning op. Het verklaart de chemie. Het lijnt de tijdlijn uit.
Het universum is rommelig. Objecten veranderen. Wat lijkt op een tijdelijke storing in de vroege gegevens, zou wel eens een groeifase kunnen zijn van iets blijvends. We zijn eraan gewend bolvormige sterrenhopen te zien als statische, eeuwenoude relikwieën. Misschien waren ze nooit statisch. Misschien waren ze voortdurend aan het veranderen, kijkend vanuit het infrarode donker, wachtend om begrepen te worden.
