Ondanks duizenden jaren van onderzoek en observatie, is er veel dat astronomen nog steeds niet weten over de Melkweg. Op dit moment schatten astronomen dat het een bereik heeft van 100.000 tot 180.000 lichtjaar en bestaat uit 100 tot 400 miljard sterren. Bovendien zijn er al tientallen jaren onopgeloste vragen over hoe de structuur van ons sterrenstelsel in de loop van miljarden jaren is geëvolueerd.
Astronomen vermoedden bijvoorbeeld al lang dat galactische halo's vandaan kwamen - gigantische structuren van sterren die boven en onder de platte schijf van de Melkweg cirkelen - die waren gevormd uit puin dat was achtergelaten door kleinere sterrenstelsels die samenvloeiden met de Melkweg. Maar volgens een nieuwe studie van een internationaal team van astronomen lijkt het erop dat deze sterren afkomstig zijn uit de Melkweg, maar vervolgens zijn uitgegooid.
De studie verscheen onlangs in het tijdschrift Natuur onder de titel "Twee chemisch vergelijkbare stellaire overdensiteiten aan weerszijden van het vlak van de Galactische schijf". De studie werd geleid door Margia Bergmann, een onderzoeker van het Max Planck Institute for Astronomy, en omvatte leden van de Australian National University, het California Institute of Technology en meerdere universiteiten.
Voor hun onderzoek vertrouwde het team op gegevens van de W.M. Keck Observatory om de chemische overvloedpatronen van 14 sterren in de galactische halo te bepalen. Deze sterren bevonden zich in twee verschillende halostructuren - de Triangulum-Andromeda (Tri-And) en de A13 stellaire overdensiteiten - die ongeveer 14.000 lichtjaar boven en onder de Melkwegschijf liggen.
Zoals Bergemann uitlegde in een persbericht van het Keck Observatory:
“De analyse van chemische abundanties is een zeer krachtige test, die, op een manier die vergelijkbaar is met de DNA-matching, het mogelijk maakt de ouderpopulatie van de ster te identificeren. Van verschillende ouderpopulaties, zoals de Melkwegschijf of halo, dwerg-satellietstelsels of bolhopen, is bekend dat ze radicaal verschillende chemische samenstellingen hebben. Dus als we eenmaal weten waar de sterren van zijn gemaakt, kunnen we ze onmiddellijk aan hun ouderpopulaties koppelen. ”
Het team heeft ook spectra verkregen van een extra met behulp van de Very Large Telescope (VLT) van de European Southern Observatory in Chili. Door de chemische composities van deze sterren te vergelijken met die van andere kosmische structuren, merkten de wetenschappers op dat de chemische composities bijna identiek waren. Ze waren niet alleen vergelijkbaar binnen en tussen de onderzochte groepen, ze kwamen ook goed overeen met de overvloedpatronen van sterren in de buitenste schijf van de Melkweg.
Hieruit concludeerden ze dat deze stellaire populatie in de Galactische Halo was gevormd in de Melkweg, maar vervolgens was verplaatst naar locaties boven en onder de Galactische Schijf. Dit fenomeen staat bekend als "galactische uitzetting", waarbij structuren van het vlak van de Melkweg worden geduwd wanneer een massief dwergstelsel door de galactische schijf gaat. Dit proces veroorzaakt oscillaties die sterren uit de schijf werpen, ongeacht de beweging van het dwergstelsel.
"De oscillaties kunnen worden vergeleken met geluidsgolven in een muziekinstrument", voegde Bergemann eraan toe. "We noemen dit" rinkelen "in de Melkweg" galactoseismologie ", dat decennia geleden theoretisch is voorspeld. We hebben nu het duidelijkste bewijs voor deze oscillaties in de tot dusver verkregen schijf van onze melkweg! "
Deze waarnemingen zijn mogelijk gemaakt dankzij de Echelle-spectrometer met hoge resolutie (HiRES) op de Keck-telescoop. Zoals Judy Cohen, de Kate Van Nuys Page Professor of Astronomy aan Caltech en een co-auteur van de studie, verklaarde:
“De hoge doorvoer en de hoge spectrale resolutie van HIRES waren cruciaal voor het welslagen van de waarnemingen van de sterren in het buitenste deel van de Melkweg. Een andere sleutelfactor was de soepele werking van het Keck-observatorium; een goede aanwijzing en soepele bediening zorgen ervoor dat men in slechts enkele nachten observatie spectra van meer sterren kan krijgen. De spectra in dit onderzoek zijn verkregen in slechts één nacht van Keck-tijd, wat laat zien hoe waardevol zelfs een enkele nacht kan zijn. ”
Deze bevindingen zijn om twee redenen erg opwindend. Enerzijds toont het aan dat halo-sterren waarschijnlijk afkomstig zijn van de Galactische denkschijf - een jonger deel van de Melkweg. Aan de andere kant laat het zien dat de Melkwegschijf en zijn dynamiek veel complexer zijn dan eerder werd gedacht. Zoals Allyson Sheffield van LaGuardia Community College / CUNY, en co-auteur van het papier, zei:
'We hebben laten zien dat het vrij normaal is dat groepen sterren op de schijf worden verplaatst naar verder weg gelegen gebieden binnen de Melkweg - omdat ze zijn' eruit gegooid 'door een binnenvallend satellietstelsel. Soortgelijke chemische patronen kunnen ook in andere sterrenstelsels worden gevonden, wat wijst op een mogelijke galactische universaliteit van dit dynamische proces. ”
Als volgende stap zijn de astronomen van plan de spectra van extra sterren in de Tri-And- en A13-overdensiteiten te analyseren, evenals sterren in andere stellaire structuren die verder van de schijf verwijderd zijn. Ze zijn ook van plan om de massa's en leeftijden van deze sterren te bepalen, zodat ze de tijdslimieten kunnen beperken wanneer deze galactische uitzetting plaatsvond.
Uiteindelijk lijkt het erop dat een andere lang bestaande veronderstelling over galactische evolutie is bijgewerkt. Gecombineerd met voortdurende inspanningen om de kernen van sterrenstelsels te onderzoeken - om te zien hoe hun superzware zwarte gaten en stervorming met elkaar verband houden - lijken we steeds beter te begrijpen hoe ons heelal in de loop van de tijd is geëvolueerd.
