Deze nieuwe opname van de VLT Survey Telescope van de ESO-sterrenwacht op Paranal, in het noorden van Chili, toont een grote samenballing van sterren: de bolvormige sterrenhoop Messier 54 (M54). Deze sterrenhoop lijkt als vele andere, maar heeft een geheim. M54 hoort niet bij de Melkweg, maar maakt deel uit van een klein satellietstelsel: het Sagittarius-dwergstelsel. Dankzij deze exotische afkomst hebben astronomen, met behulp van de Very Large Telescope (VLT), kunnen onderzoeken of ook sterren buiten de Melkweg onvoorzien weinig lithium bevatten.
Om ons Melkwegstelsel cirkelen meer dan 150 bolvormige sterrenhopen – bolvormige verzamelingen van honderdduizenden oude sterren die teruggaan tot de geboorte van ons sterrenstelsel. Een van deze werd, samen met enkele andere in het sterrenbeeld Sagittarius (Boogschutter), eind achttiende eeuw ontdekt door de Franse kometenjager Charles Messier en heeft de aanduiding Messier 54 of kortweg M54 gekregen.
Tot meer dan twee eeuwen na zijn ontdekking werd M54 aangezien voor een gewone bolvormige sterrenhoop. Maar in 1994 werd ontdekt dat hij in werkelijkheid bij een ander sterrenstelsel hoort: het Sagittarius-dwergstelsel. Hij bleek op een afstand van 90 000 lichtjaar te staan – meer dan drie keer zo ver van de aarde als van het Melkwegcentrum.
Astronomen hebben Messier 54 nu waargenomen met de VLT. Doel van het onderzoek was om een van de grote vraagstukken van de moderne astronomie op te lossen: het lithiumprobleem.
Het lichte chemische element lithium dat nu aanwezig is in het heelal is merendeels gevormd tijdens de oerknal, net als waterstof en helium, maar dan in veel kleinere hoeveelheden. Astronomen kunnen heel nauwkeurig berekenen hoeveel lithium er in het vroege heelal aanwezig moet zijn geweest, en daaruit afleiden hoeveel lithium de oudste sterren zouden moeten vertonen. Maar de chemische boekhouding klopt niet: de sterren bevatten ongeveer drie keer zo weinig lithium als verwacht. Ondanks decennia van onderzoek is dit raadsel nog steeds onopgelost [1].
Tot nu toe was het alleen gelukt om het lithiumgehalte van sterren in de Melkweg te meten. Maar nu heeft een team van astronomen, onder leiding van Alessio Mucciarelli (Universiteit van Bologna, Italië), met behulp van de VLT gemeten hoeveel lithium enkele sterren van M54 bevatten. Daarbij is vastgesteld dat het lithiumgehalte van deze sterren vergelijkbaar is met dat van sterren in de Melkweg. Wat de oorzaak ook moge zijn, de ‘verdwijning’ van lithium beperkt zich dus niet tot ons eigen sterrenstelsel.
Deze nieuwe opname van de sterrenhoop is gebaseerd op gegevens van de VLT Survey Telescope (VST) van de ESO-sterrenwacht op Paranal. Op de voorgrond van de sterrenhoop is het buitengewoon dichte ‘woud’ van veel nabijere sterren van de Melkweg te zien.
Noten
[1] Dit raadsel kan op verschillende manieren worden verklaard. De eerste mogelijkheid is dat de berekeningen van de hoeveelheid lithium die bij de oerknal is gevormd niet kloppen – maar heel recent onderzoek wijst erop dat dit niet het geval is. De tweede is dat het verdwenen lithium, nog vóór het ontstaan van de Melkweg, op de een of andere manier is afgebroken in de eerste sterren. Een laatste mogelijkheid is dat zich in alle sterren een proces afspeelt dat ervoor zorgt dat het lithiumgehalte in de loop van hun leven geleidelijk afneemt.
Meer informatie
De resultaten van dit onderzoek staan in het artikel ‘The cosmological Lithium problem outside the Galaxy: the Sagittarius globular cluster M54’ van A. Mucciarelli et al., dat verschijnt in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (Oxford University Press).
Het onderzoeksteam bestaat uit: A. Mucciarelli (Universiteit van Bologna, Italië), M. Salaris (Liverpool John Moores University, Liverpool, VK), P. Bonifacio (Observatoire de Paris, Frankrijk), L. Monaco (ESO, Santiago, Chili) en S. Villanova (Universidad de Concepcion, Concepcion, Chili).
ESO is de belangrijkste intergouvernementele astronomische organisatie in Europa en de meest productieve sterrenwacht ter wereld. Zij wordt ondersteund door vijftien landen: België, Brazilië, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Italië, Nederland, Oostenrijk, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland. ESO voert een ambitieus programma uit, gericht op het ontwerpen, bouwen en beheren van grote sterrenwachten die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. Ook speelt ESO een leidende rol bij het bevorderen en organiseren van samenwerking op astronomisch gebied. ESO beheert drie waarnemingslocaties van wereldklasse in Chili: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staan ESO’s Very Large Telescope (VLT), de meest geavanceerde optische sterrenwacht ter wereld, en twee surveytelescopen: VISTA werkt in het infrarood en is de grootste surveytelescoop ter wereld en de VLT Survey Telescope is de grootste telescoop die uitsluitend is ontworpen om de hemel in zichtbaar licht in kaart te brengen. ESO is ook de Europese partner van de revolutionaire telescoop ALMA, het grootste astronomische project van dit moment. Daarnaast bereidt ESO momenteel de bouw voor van de 39-meter Europese Extremely Large optical/near-infrared Telescope (E-ELT), die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.
