Net als verleidelijke weetjes die zijn opgeslagen in de uitgestrekte uitsparingen van de koelkast, hebben astronomen die de Hubble-ruimtetelescoop van NASA gebruiken, het bewijs dat er een schaal met sterren is overgebleven van een van de maaltijden van de Melkweg. In een studie die zal verschijnen in een aanstaande uitgave van de Astrophysical Journal onderzoekers hebben een groep sterren onthuld die zijwaarts bewegen - een beweging die erop wijst dat ons sterrenstelsel tijdens zijn evolutie mogelijk een andere heeft verteerd.
"Dankzij de unieke mogelijkheden van Hubble kunnen astronomen aanwijzingen vinden voor het verre verleden van de melkweg. De verder weg gelegen gebieden van de melkweg zijn langzamer geëvolueerd dan de binnenste delen. Objecten in de buitenste regio's dragen nog steeds de handtekening van gebeurtenissen die lang geleden plaatsvonden ', zegt Roeland van der Marel van het Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, Maryland.
Hoe nieuwsgierig deze schaal van sterren ook is, ze bieden nog meer informatie door een kans te onthullen om de mysterieuze verborgen massa van de Melkweg - donkere materie - te bestuderen. Met meer dan honderd miljard sterrenstelsels verspreid over het heelal, wat is een betere plek om dit van dichterbij te bekijken dan hier thuis? Het team van astronomen onder leiding van Alis Deason van de Universiteit van Californië, Santa Cruz en van der Marel, bestudeerde de buitenste halo, een gebied dat ongeveer 80.000 lichtjaar verwijderd is van het centrum van ons sterrenstelsel, en identificeerde 13 sterren die mogelijk aan het licht zijn gekomen begin van de vorming van de Melkweg.
Wat is er zo speciaal aan deze groep geriatrische zonnen? In dit geval is het hun beweging. In plaats van mee te cruisen in een radiale baan, vertonen deze oudere sterren tangentiële beweging - een onverwachte waarneming. Normaal reizen halo-sterren naar het galactische centrum, om vervolgens weer naar buiten terug te keren. Wat kan ervoor zorgen dat dit dubbele handvol sterren anders beweegt? Het onderzoeksteam speculeert dat er rond 80.000 lichtjaar een "overdichtheid" van sterren zou kunnen zijn.
Hoe intrigerend deze sterren ook zijn, deze vreemde schaal werd enigszins per ongeluk ontdekt. Deason en haar team hebben de buitenste halo-sterren uitgehold uit een zeven jaar durende studie van archiefbeelden gemaakt door de Hubble-telescoop van het Andromeda-sterrenstelsel. Terwijl we zo'n twintig keer verder naar de sterren van ons naburige sterrenstelsel keken, kwamen deze vreemde bewegende sterren aan het licht als objecten op de voorgrond ... objecten die de beelden 'rommelig' maakten. Hoewel deze halo-sterren slecht waren voor die specifieke studie, waren ze erg goed voor Deason en het team. Het gaf hen de kans om de beweging van de halo-sterren van de Melkweg van dichtbij te bekijken.
Het was echter niet gemakkelijk om deze sterren te zien. Dankzij de ongelooflijke resolutie en lichtverzamelingskracht van Hubble bevatte elk beeld meer dan 100.000 individuele sterren. 'We moesten op de een of andere manier die paar sterren vinden die eigenlijk bij de Melkweg hoorden', zei Van der Marel. 'Het was alsof ik naalden vond in een hooiberg.'
Dus hoe hebben de astronomen de schaalsterren gescheiden van de sterren die tot de buitenste randen van de Andromeda behoorden? De eerste waarnemingen kozen de sterren uit op basis van hun kleur, helderheid en zijwaartse beweging. Dankzij parallax lijken onze halo-sterren veel sneller te bewegen, simpelweg omdat ze dichterbij zijn. Door het werk van teamlid Tony Sohn van STSci werden deze revolutionaire sterren geïdentificeerd en gemeten. Hun tangentiële beweging werd met een precisie van vijf procent waargenomen en vastgelegd. Geen snel proces als je bedenkt dat deze schaalsterren slechts met een snelheid van ongeveer een milliarcseconde per jaar door de lucht bewegen!
"Metingen van deze nauwkeurigheid worden mogelijk gemaakt door een combinatie van het scherpe zicht van Hubble, de vele jaren aan waarnemingen en de stabiliteit van de telescoop. Hubble bevindt zich in de ruimteomgeving en is vrij van zwaartekracht, wind, atmosfeer en seismische verstoringen, 'zei van der Marel.
Wat maakt het team zo zeker van hun bevindingen? Zoals we weten, hebben sterren thuis in de binnenste halo van ons sterrenstelsel zeer radiale banen. Toen een vergelijking werd gemaakt tussen de zijwaartse beweging van de buitenste halo-sterren en de binnenste bewegingen, vonden de onderzoekers gelijkheid. Volgens computersimulaties van de vorming van sterrenstelsels zouden de buitenste sterren een radiale beweging moeten blijven houden terwijl ze naar buiten de halo binnengaan, maar deze nieuwe bevindingen bewijzen het tegendeel. Wat kan dit veroorzaken? Een natuurlijke verklaring zou een accretiegebeurtenis zijn waarbij een satellietstelsel betrokken is.
Om hun bevindingen verder te staven, vergeleek het team hun resultaten met gegevens van de Sloan Digital Sky Survey met halo-sterren. Het was een eureka-moment. De waarnemingen van de SDSS onthulden een hogere dichtheid van sterren op ongeveer dezelfde afstand als de geschokte reizigers. En de Melkweg is niet de enige. Andere studies van halo-sterren die betrokken zijn bij zowel het Triangulum als Andromeda laten een groot aantal halo-sterren zien die tot op een bepaald punt bestaan - alleen om af te vallen. Deason realiseerde zich dat dit niet zomaar een toeval was. 'Wat er mogelijk gebeurt, is dat de sterren vrij langzaam bewegen omdat ze zich in het apocentrum bevinden, het verste punt in hun baan rond het centrum van onze Melkweg', legde Deason uit. “De vertraging zorgt voor een opeenstapeling van sterren terwijl ze rondlopen op hun pad en terug reizen naar de Melkweg. Dus hun in- en uitwaartse of radiale beweging neemt af in vergelijking met hun zijwaartse of tangentiële beweging. ”
Hoe opwindend deze bevindingen ook zijn, ze zijn geen nieuws. Schelpsterren zijn waargenomen in de halo's van andere sterrenstelsels en zouden naar verwachting deel uitmaken van de Melkweg. Van nature hadden ze er moeten zijn, maar ze waren gewoon te zwak en te ver weg om astronomen positief te maken over hun aanwezigheid. Niet meer. Nu astronomen weten waar ze op moeten letten, willen ze nog meer graven in de archieven van Hubble. "Deze onverwachte resultaten wakkeren onze interesse in het zoeken naar meer sterren aan om te bevestigen dat dit echt gebeurt," zei Deason. “Op dit moment hebben we een vrij kleine steekproef. We kunnen het dus echt een stuk robuuster maken door meer velden te krijgen met Hubble. ” De Andromeda-waarnemingen hebben slechts betrekking op een zeer klein 'sleutelgatzicht' van de lucht.
Dus wat nu? Nu kan het team een nog fijner portret schetsen van de evolutionaire geschiedenis van de Melkweg. Door de bewegingen en banen van de 'schil' van sterren in de halo te begrijpen, kunnen ze ons misschien zelfs een nauwkeurige massa geven. "Tot nu toe misten we de tangentiële beweging van de sterren, wat een belangrijk onderdeel is. Door de tangentiële beweging kunnen we de totale massaverdeling van de melkweg, die wordt gedomineerd door donkere materie, beter meten. Door de massaverdeling te bestuderen, kunnen we zien of deze dezelfde verdeling volgt als voorspeld in theorieën over structuurvorming, 'zei Deason.
Tot die tijd genieten we van de 'restjes' ...
Oorspronkelijke verhaalbron: HubbleSite News Release.
