Eeuwenlang hebben astronomen de Melkweg bestudeerd om de grootte en structuur beter te begrijpen. En hoewel moderne instrumenten onschatbare waarnemingen van ons sterrenstelsel en andere hebben opgeleverd (waardoor astronomen een algemeen beeld hebben gekregen van hoe het eruit ziet), is een werkelijk nauwkeurig model van ons sterrenstelsel ongrijpbaar geweest.
Een recent onderzoek door een team van astronomen van de National Astronomical Observatories of Chinese Academy of Sciences (NAOC) heeft bijvoorbeeld aangetoond dat de grootschalige structuur van de Melkweg behoorlijk krom is. Op basis van hun bevindingen lijkt dit effect steeds duidelijker te worden naarmate men verder van de kern af gaat.
Het onderzoek met hun bevindingen is onlangs verschenen in het wetenschappelijke tijdschrift Natuur, getiteld "Een intuïtieve 3D-kaart van de precessie van de Galactische schering die is getraceerd door klassieke Cepheids." De studie werd geleid door Xiaodian Chen van het NAOC's Key Laboratory for Optical Astronomy en omvatte leden van het Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics van de Peking University en de China West Normal University.
Om het af te breken, bestaan sterrenstelsels zoals de Melkweg uit dunne schijven van sterren die eens in de paar honderd miljoen jaar rond een centrale uitstulping draaien. In deze uitstulping houdt de zwaartekracht van honderden miljarden sterren en donkere materie de materie en het gas van de melkweg bij elkaar. In de uiterste buitenste regionen van de melkweg zijn de waterstofatomen die het grootste deel van de gasschijf vormen echter niet langer beperkt tot een dun vlak.
Zoals Dr. Chen uitlegde in een recente persverklaring van het Kavli Institute:
“Het is notoir moeilijk om afstanden van de zon tot delen van de buitenste gasschijf van de Melkweg te bepalen zonder een duidelijk idee te hebben van hoe die schijf er eigenlijk uitziet. We hebben echter onlangs een nieuwe catalogus gepubliceerd met periodieke variabele sterren die bekend staan als klassieke Cepheids, waarvoor afstanden tot 3% nauwkeurig kunnen worden bepaald.”
Klassieke Cephieds zijn een subklasse van Cephied Variables, een type ster dat bekend staat om de manier waarop hij regelmatig pulseert, variërend in zowel diameter als temperatuur. Dit levert veranderingen in helderheid op die voorspelbaar zijn in termen van periode en amplitude en maakt ze zeer nuttig voor het meten van galactische en kosmische afstanden.
Klassieke Cepheids is een bepaald type jonge gele, heldere reuzen en superreuzen die 4 tot 20 keer zo massief zijn als onze zon en tot 100.000 keer zo lichtgevend. Dit betekent dat ze een korte levensduur hebben die soms maar een paar miljoen jaar duurt voordat ze hun brandstof verbruiken. Ze ervaren ook pulsaties die dagen of zelfs een maand kunnen duren, waardoor ze zeer betrouwbaar zijn voor het meten van de afstanden tot andere sterrenstelsels.
Zoals Dr. Shu Wang van het Kavli Instituut voor Astronomie en Astrofysica en co-auteur op het papier verklaarde:
“Een groot deel van onze Melkweg is verborgen door stof, wat het moeilijk maakt om de afstanden tot sterren te meten. Gelukkig kunnen waarnemingen bij lange infraroodgolflengten dit probleem omzeilen.”
Omwille van hun studie heeft het team een 3D Galactic Disk-model opgesteld op basis van de posities van 1.339 Klassieke Cephieds. Hieruit konden ze sterk bewijs leveren dat de galactische schijf niet in lijn is met het galactische centrum. Van bovenaf gezien zou de schijf van de Melkweg zelfs S-vormig lijken, met de ene kant naar boven en de andere naar beneden.
De professor van de Macquarie University, Richard de Grijs, een senior coauteur op papier:
'Enigszins tot onze verbazing ontdekten we dat in 3D onze Cepheid-sterren en de gasschijf van de Melkweg elkaar op de voet volgen. Dit biedt nieuwe inzichten in de vorming van ons thuisstelsel. Misschien nog belangrijker, in de buitenste regionen van de Melkweg, ontdekten we dat de S-achtige stellaire schijf kromgetrokken is in een progressief gedraaid spiraalpatroon. "
Deze bevindingen doen denken aan wat astronomen hebben waargenomen van een tiental andere sterrenstelsels, die progressief gedraaide spiraalpatronen vertoonden. Door hun resultaten te combineren met die waarnemingen, concludeerden de onderzoekers dat het spiraalpatroon van de Melkweg hoogstwaarschijnlijk wordt veroorzaakt door rotatiedruk (ook bekend als 'draaimomenten') van de binnenste schijf.
Deze laatste studie heeft een bijgewerkte kaart opgeleverd van de stellaire bewegingen van ons sterrenstelsel, die licht zouden werpen op de oorsprong van de Melkweg. Bovendien zou het ook ons begrip van de vorming van sterrenstelsels en de evolutie van de kosmos kunnen informeren.
