Als je room in je koffie of thee roert, blijft de krul dan hetzelfde of verandert hij als hij in je kopje draait? Terwijl sterrenstelsels zich vormen en ronddraaien, kunnen de bewegingen en draaikolken ervoor zorgen dat sterren in de melkweg bewegen. Een lang bestaande wetenschappelijke overtuiging is dat sterren de neiging hebben om rond te hangen in hetzelfde algemene deel van een sterrenstelsel waar ze oorspronkelijk zijn gevormd. Maar sommige astrofysici hebben onlangs de vraag gesteld of dat waar is, en nu tonen nieuwe simulaties aan dat sterren zoals de zon, althans in sterrenstelsels vergelijkbaar met onze eigen Melkweg, grote afstanden kunnen overbruggen. Als dit waar is, kan dit het hele idee veranderen dat er delen van sterrenstelsels zijn - zogenaamde bewoonbare zones - die meer bevorderlijk zijn voor het leven dan andere gebieden.
"Onze kijk op de omvang van de bewoonbare zone is gedeeltelijk gebaseerd op het idee dat bepaalde chemische elementen die nodig zijn voor leven wel aanwezig zijn in sommige delen van de schijf van een melkwegstelsel, maar niet in andere", zegt Rok Roškar, een doctoraatsstudent astronomie aan de Universiteit van Washington. "Als sterren migreren, dan kan die zone geen stationaire plaats zijn."
Roškar is de hoofdauteur van een paper die de bevindingen van de simulaties beschrijft, gepubliceerd in de 10 september editie van de Astrophysical Journal Letters. Als het idee van een bewoonbare zone niet standhoudt, zou het het inzicht van wetenschappers veranderen over waar en hoe het leven zou kunnen evolueren in een melkwegstelsel, zei hij.
Met meer dan 100.000 uur computertijd op een UW-computercluster en een supercomputer aan de Universiteit van Texas, hebben de wetenschappers simulaties uitgevoerd van de vorming en evolutie van een melkwegschijf van materiaal dat 4 miljard jaar na de oerknal in elkaar was gedraaid. Bekijk een simulatievideo.
De simulaties beginnen met omstandigheden ongeveer 9 miljard jaar geleden, nadat materiaal voor de schijf van ons sterrenstelsel grotendeels was samengekomen, maar de daadwerkelijke schijfvorming nog niet was begonnen. De wetenschappers stelden basisparameters vast om de ontwikkeling van de Melkweg tot dat punt na te bootsen, maar lieten het gesimuleerde sterrenstelsel vervolgens vanzelf evolueren.
Als een ster tijdens zijn baan rond het centrum van de melkweg wordt onderschept door een spiraalarm van de melkweg, gingen wetenschappers er eerder van uit dat de baan van de ster grilliger zou worden, net zoals het wiel van een auto wiebelig kan worden nadat het een kuil raakt .
In de nieuwe simulaties kunnen de banen van sommige sterren echter groter of kleiner worden, maar blijven ze erg cirkelvormig na het raken van de massieve spiraalgolf. Onze zon heeft een bijna cirkelvormige baan, dus de bevindingen betekenen dat toen hij 4,59 miljard jaar geleden werd gevormd (ongeveer 50 miljoen jaar vóór de aarde), hij dichterbij of verder van het centrum van de melkweg had kunnen zijn, in plaats van halverwege de buitenste rand waar het nu is.
Migrerende sterren helpen ook bij het verklaren van een al lang bestaand probleem in de chemische mix van sterren in de buurt van ons zonnestelsel, waarvan al lang bekend is dat het meer gemengd en verdund is dan zou worden verwacht als sterren hun hele leven zouden blijven waar ze zijn geboren. Door sterren van heel verschillende startlocaties binnen te halen, is de buurt van de zon een meer diverse en interessante plek geworden, aldus de onderzoekers.
De bevindingen zijn gebaseerd op een paar runs van de simulaties, maar de wetenschappers zijn van plan een reeks simulaties uit te voeren met verschillende fysische eigenschappen om verschillende soorten galactische schijven te genereren, en vervolgens te bepalen of sterren een vergelijkbaar vermogen vertonen om grote afstanden binnen verschillende soorten schijfstelsels.
Bron: University of Washington
