Andromeda maakt nog sterren, maar het tempo daalt al 500 miljoen jaar

Andromeda is niet betrapt op één moment waarop de sterrenfabriek plotseling werd uitgezet. Astronomen hebben juist teruggekeken door de aanwezige sterren te tellen en hun leeftijd te reconstrueren. Die nieuwe kaart wijst op een brede afname van de stervorming over ongeveer 500 miljoen jaar, met een opvallend sterkere daling in de laatste circa 40 miljoen jaar.

Het onderzoek van Tobin Wainer en collega’s verscheen op 27 juli in The Astrophysical Journal. Het vult de al onderzochte noordkant van Andromeda aan met de zuidelijke schijf. Samen bestrijken de twee Hubble-surveys ongeveer twee derde van het deel van de melkweg waar nu sterren worden gevormd. Dat is veel, maar niet de hele Andromedanevel.

Een geschiedenis uit kleur en helderheid

Hubble heeft geen film van een half miljard jaar gemaakt. De onderzoekers verdeelden het zuidelijke surveygebied in meer dan 6.500 kleine regio’s en bouwden voor elke regio een kleur-helderheidsdiagram. Zo’n diagram ordent sterren naar kleur en lichtkracht. De verdeling verraadt welke combinaties van leeftijden en massa’s aanwezig moeten zijn.

Vervolgens vergeleek het team die waarnemingen met synthetische sterpopulaties. Daarbij corrigeerden de onderzoekers onder meer voor stof, onvolledige tellingen in drukke gebieden, dubbelsterren en aannames over sterevolutie. Het resultaat is dus een modelmatige reconstructie op basis van gemeten sterren, niet een directe foto van Andromeda op verschillende tijdstippen.

De schaal maakt die aanpak bijzonder. De zuidelijke PHAST-catalogus bevat fotometrie van ruim 90 miljoen bronnen. Met de eerdere PHAT-waarnemingen van het noorden beschikken de onderzoekers over gegevens van grofweg 200 miljoen sterren. De kaarten van duizenden apart berekende regio’s sluiten ruimtelijk op elkaar aan en volgen bekende structuren in de schijf.

Twee gemiddelden, twee geldige antwoorden

Binnen het gezamenlijke meetgebied kwam over de laatste 100 miljoen jaar gemiddeld 0,445 zonsmassa aan nieuwe sterren per jaar tot stand. Kijkt het team alleen naar de laatste 20 miljoen jaar, dan is dat 0,285 zonsmassa per jaar. Het kortere gemiddelde ligt daarmee ongeveer 40 procent lager.

Voor de volledige stervormende schijf extrapoleren de auteurs die waarden naar ongeveer 0,67 zonsmassa per jaar over 100 miljoen jaar en 0,43 over 20 miljoen jaar. Dat zijn geen twee metingen waarvan er één fout moet zijn. Ze beantwoorden een andere vraag. Bij een dalende activiteit neemt een lang gemiddelde nog een actievere eerdere periode mee.

Daarom verdient het woord “huidig” voorzichtigheid. Zelfs het kortste hier genoemde getal vat 20 miljoen jaar samen. Het onderzoek ondersteunt de conclusie dat het tempo daalt, maar niet dat stervorming vandaag is gestopt. Op de kaarten blijven jonge sterren en actieve gebieden zichtbaar.

De ring trekt het gemiddelde omlaag

De verandering is niet gelijkmatig over de hele schijf verdeeld. Veel recente stervorming in Andromeda zit in ringachtige structuren, vooral in de bekende ring op ongeveer 10 kiloparsec van het centrum. Juist daar neemt de activiteit af. Omdat de ring een groot deel van de jonge sterren levert, trekt die lokale verandering het gemiddelde van de hele melkweg omlaag.

Dat onderscheid voorkomt een te groot verhaal over een “stervende” Andromeda. De studie beschrijft de late fase van een afbouw die volgens de auteurs al miljarden jaren loopt. Zij meet binnen het betrouwbare venster vooral het laatste halve miljard jaar. Een afnemend tempo is iets anders dan een lege schijf of een naderend eindpunt.

M32 staat erbij, maar is nog geen dader

De scherpste recente daling is volgens het onderzoek het duidelijkst in de regio die het dichtst bij M32 ligt, het compacte satellietstelsel naast Andromeda. Dat maakt een ontmoeting of passage een logische onderzoekslijn. Een verstoring kan gas herschikken en zo eerst extra stervorming uitlokken en later een terugval achterlaten.

Maar de stap van nabijheid naar oorzaak is nog niet gezet. De werkelijke afstand van M32 tot de schijf en de precieze bewegingsgeschiedenis zijn onzeker. Bovendien werd het dichtste gebied van M32 zelf vanwege de drukte aan sterren buiten de betrouwbare analyse gehouden. De studie vindt dus een ruimtelijk patroon in de omgeving; zij bewijst niet dat M32 de daling heeft veroorzaakt.

Wat de foutmarges wel en niet afdekken

De formele onzekerheden bij de geïntegreerde gemiddelden zijn klein, maar dat is niet het hele foutenbudget. Andere modellen voor sterevolutie verschuiven vooral de absolute schaal. De auteurs noemen voor gedetailleerde waarden een aanvullende systematische onzekerheid van ongeveer 10 procent. Ruimtelijke patronen en de trend over langere perioden blijken robuuster dan ieder afzonderlijk jong tijdvak.

Ook blijft voor ongeveer een derde van de stervormende schijf extrapolatie nodig. De nieuwe dekking is een duidelijke verbetering ten opzichte van afleiden uit alleen de noordkant, maar “twee derde gemeten” mag niet worden gelezen als “heel Andromeda rechtstreeks geteld”. Het centrum en zeer drukke delen zijn bovendien moeilijker omdat zwakke sterren daar sneller verdwijnen in het gezamenlijke licht.

Een nuttige controle kwam uit ultraviolet licht. De gereconstrueerde stergeschiedenis leverde een synthetisch ultraviolet beeld op dat de grote structuren in echte GALEX-waarnemingen goed terugbracht. Tegelijk onderschatte een gebruikelijke combinatie van ultraviolet en infrarood de gemiddelde stervorming over 100 miljoen jaar met een factor van ongeveer 2,1. Een kalibratie die stilzwijgend een constant tempo veronderstelt, werkt minder goed wanneer dat tempo juist verandert.

Dat is de praktische betekenis van deze studie: één getal voor stervorming heeft altijd een meetmethode en tijdvenster nodig. Voor Andromeda is de onderbouwde conclusie nu dat de productie al lang afneemt, recent sterker, vooral in de ringen. Wat de afbouw aanjaagt en welke rol M32 werkelijk speelt, blijft open. Daarvoor zijn betere bewegingsmodellen en vergelijkingen met gas en stof nodig, niet een stelliger kop.