Andromeda Galaxy genomen in ultraviolet. Afbeelding tegoed: GALEX Klik om te vergroten
Astronomen hebben lang geloofd dat het Andromeda-sterrenstelsel een andere opvoeding had dan onze eigen Melkweg, maar nu lijkt het erop dat we toch niet zo anders zijn. Een internationaal team van onderzoekers heeft een onderzoek uitgevoerd naar het metaalgehalte in de halo van Andromeda en heeft vastgesteld dat het relatief metaalarm is, net als de Melkweg. Als beide sterrenstelsels dezelfde hoeveelheid metaal in hun halo's hebben, betekent dit dat ze waarschijnlijk op vergelijkbare manieren zijn geëvolueerd; beiden begonnen een half miljard jaar na de oerknal en groeiden uit een verzameling protogalactische fragmenten.
Het afgelopen decennium hebben astronomen gedacht dat het Andromedastelsel, onze dichtstbijzijnde galactische buur, nogal anders was dan de Melkweg. Maar een groep onderzoekers heeft vastgesteld dat de twee sterrenstelsels waarschijnlijk behoorlijk op elkaar lijken in de manier waarop ze evolueerden, althans gedurende hun eerste paar miljard jaar.
In een aankomend nummer van het Astrophysical Journal, Scott Chapman van het California Institute of Technology, Rodrigo Ibata van het Observatoire de Strasbourg, en hun collega's melden dat hun gedetailleerde studies van de bewegingen en metalen van bijna 10.000 sterren in Andromeda aantonen dat het sterrenstelsel van de melkweg halo is "metaalarm". In astronomisch opzicht betekent dit dat de sterren die in de buitenste grenzen van de melkweg liggen, vrijwel alle elementen missen die zwaarder zijn dan waterstof.
Dit is verrassend, zegt Chapman, omdat een van de belangrijkste verschillen tussen Andromeda en de Melkweg was dat de stellaire halo van de eerste metaalrijk was en de tweede metaalarm. Als beide sterrenstelsels metaalarm zijn, dan moeten ze vergelijkbare evoluties hebben gehad.
“Waarschijnlijk zijn beide sterrenstelsels begonnen binnen een half miljard jaar na de oerknal, en in de komende drie tot vier miljard jaar bouwden beide zich op dezelfde manier op door protogalactische fragmenten met kleinere groepen sterren die in de twee donkere materie vielen halo's ”, legt Chapman uit.
Hoewel niemand nog weet waar donkere materie van is gemaakt, is zijn bestaan goed ingeburgerd vanwege de massa die in sterrenstelsels moet bestaan, zodat hun sterren de galactische centra kunnen omcirkelen zoals ze dat doen. De huidige theorieën over galactische evolutie gaan er in feite van uit dat putten met donkere materie als een soort 'zaad' fungeerden voor de huidige sterrenstelsels, waarbij de donkere materie kleinere groepen sterren naar zich toetrok toen ze dichtbij kwamen. Bovendien hebben sterrenstelsels zoals Andromeda en de Melkweg de afgelopen 12 miljard jaar elk ongeveer 200 kleinere sterrenstelsels en protogalactische fragmenten opgeslokt.
Chapman en zijn collega's kwamen tot de conclusie over de metaalarme Andromeda-halo door zorgvuldige metingen te doen van de snelheid waarmee individuele sterren rechtstreeks op de aarde afkomen of zich rechtstreeks van de aarde verwijderen. Deze maat wordt de radiale snelheid genoemd en kan zeer nauwkeurig worden bepaald met de spectrografen van grote instrumenten zoals de 10-meter Keck-II-telescoop, die in het onderzoek werd gebruikt.
Van de ongeveer 10.000 Andromeda-sterren waarvoor de onderzoekers radiale snelheden hebben verkregen, bleken er ongeveer 1.000 sterren te zijn in de gigantische stellaire halo die zich meer dan 500.000 lichtjaar naar buiten uitstrekt. Deze sterren zouden vanwege hun gebrek aan metalen vrij vroeg zijn ontstaan, in een tijd dat de enorme halo van de donkere materie zijn eerste protogalactische fragmenten had gevangen.
De sterren die dichter bij het centrum van de melkweg domineren, zijn daarentegen de sterren die later zijn gevormd en samengevoegd en die zwaardere elementen bevatten als gevolg van stellaire evolutieprocessen.
De sterren van de halo zijn niet alleen metaalarm, ze volgen ook willekeurige banen en draaien niet. Daarentegen draaien de sterren van de zichtbare schijf van Andromeda met snelheden van meer dan 200 kilometer per seconde.
Volgens Ibata zou de studie kunnen leiden tot nieuwe inzichten over de aard van donkere materie. "Dit is de eerste keer dat we een panoramisch beeld hebben gekregen van de bewegingen van sterren in de halo van een sterrenstelsel", zegt Ibata. "Met deze sterren kunnen we de donkere materie wegen en bepalen hoe deze afneemt met de afstand."
Naast Chapman en Ibata zijn de andere auteurs Geraint Lewis van de University of Sydney; Annette Ferguson van de Universiteit van Edinburgh; Mike Irwin van het Institute of Astronomy in Cambridge, Engeland; Alan McConnachie van de University of Victoria; en Nial Tanvir van de Universiteit van Hertfordshire.
Oorspronkelijke bron: Caltech News Release
