science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Warp Melkweg veroorzaakt door galactische botsing, Gaia suggereert:

De galactische schijf van de Melkweg, onze melkweg, is niet vlak maar aan de ene kant naar boven en aan de andere kant naar beneden krom. Gegevens van ESA's ruimtevaartuig Gaia voor het in kaart brengen van melkwegstelsels bieden nieuwe inzichten in het gedrag van de warp en zijn mogelijke oorsprong. De twee kleinere sterrenstelsels in de rechter benedenhoek zijn de Grote en Kleine Magelhaense Wolken, twee satellietstelsels van de Melkweg. Krediet:Stefan Payne-Wardenaar; Magelhaense wolken:Robert Gendler/ESO

Astronomen hebben jarenlang nagedacht waarom onze melkweg, De melkweg, is kromgetrokken. Gegevens van ESA's sterrenkaartsatelliet Gaia suggereren dat de vervorming kan worden veroorzaakt door een voortdurende botsing met een andere, kleiner, heelal, die rimpelingen door de galactische schijf stuurt als een steen die in het water wordt gegooid.

Astronomen weten sinds het einde van de jaren vijftig dat de schijf van de Melkweg - waar de meeste van zijn honderden miljarden sterren zich bevinden - niet plat is, maar enigszins naar boven gebogen aan de ene kant en naar beneden aan de andere kant. Voor jaren, ze hebben gedebatteerd over wat deze warp veroorzaakt. Ze stelden verschillende theorieën voor, waaronder de invloed van het intergalactische magnetische veld of de effecten van een halo van donkere materie, een grote hoeveelheid onzichtbare materie die naar verwachting sterrenstelsels zal omringen. Als zo'n halo een onregelmatige vorm had, zijn zwaartekracht zou de galactische schijf kunnen buigen.

Sneller dan verwacht

Met zijn unieke overzicht van meer dan een miljard sterren in onze melkweg, Gaia zou de sleutel kunnen zijn om dit mysterie op te lossen. Een team van wetenschappers dat gegevens van de tweede Gaia-gegevensrelease gebruikt, heeft nu eerdere hints bevestigd dat deze warp niet statisch is, maar in de loop van de tijd van oriëntatie verandert. Astronomen noemen dit fenomeen precessie en het kan worden vergeleken met het wiebelen van een tol als zijn as roteert.

Gegevens van ESA's sterrenobservatiesatelliet Gaia laten zien dat de kromgetrokken galactische schijf van de Melkweg precest, of wiebelt, vergelijkbaar met de beweging van een tol. De warp beweegt sneller rond het centrum van de Melkweg dan eerder verwacht, het voltooien van één omwenteling in 600 tot 700 miljoen jaar. Dat is echter nog steeds langzamer dan de snelheid waarmee de sterren in de schijf om het galactische centrum draaien. Onze moederster, de zon (in de animatie weergegeven als de kleine gele stip), bijvoorbeeld, voltooit één baan in slechts 220 miljoen jaar. De snelheid van de precessie van de warp bracht astronomen ertoe te geloven dat het moet worden veroorzaakt door iets vrij krachtigs, zoals een voortdurende botsing met een kleiner sterrenstelsel. Krediet:Stefan Payne-Wardenaar

Bovendien, de snelheid waarmee de warp plaatsvindt, is veel sneller dan verwacht - sneller dan het intergalactische magnetische veld of de halo van donkere materie zou toestaan. Dat suggereert dat de kromming door iets anders moet worden veroorzaakt. Iets krachtigers, zoals een botsing met een ander sterrenstelsel.

"We hebben de snelheid van de warp gemeten door de gegevens te vergelijken met onze modellen. Op basis van de verkregen snelheid, de warp zou in 600 tot 700 miljoen jaar één omwenteling rond het centrum van de Melkweg voltooien, " zegt Eloisa Poggio van het Astrofysisch Observatorium van Turijn, Italië, wie is de hoofdauteur van de studie, gepubliceerd in Natuurastronomie . "Dat is veel sneller dan we hadden verwacht op basis van voorspellingen van andere modellen, zoals degenen die kijken naar de effecten van de niet-bolvormige halo."

De sterrenkracht van Gaia

De snelheid van de warp is, echter, langzamer dan de snelheid waarmee de sterren zelf om het galactische centrum draaien. De zon, bijvoorbeeld, voltooit één omwenteling in ongeveer 220 miljoen jaar.

Op 25 april 2018, ESA's Gaia-missie zal de langverwachte tweede gegevensrelease publiceren, inclusief zeer nauwkeurige metingen van bijna 1,7 miljard sterren in onze Melkweg. Wetenschappers die hebben gewerkt aan het creëren en valideren van de gegevens in de catalogus, vertellen ons waarom ze wachten op deze buitengewone release. Te zien in de video:Antonella Vallenari (INAF, Astronomisch Observatorium van Padua), Anthony Brown (Universiteit Leiden), Timo Prusti (European Space Agency), Annie Robin (Institut UTINAM, OSU THETA Franche-Comté-Bourgogne), Laurent Eyer (Universiteit van Genève) en Federica Spoto (IMCCE, Observatorium van Parijs). Krediet:Europees Ruimteagentschap

Dergelijke inzichten waren alleen mogelijk dankzij het ongekende vermogen van de Gaia-missie om onze melkweg in kaart te brengen, De melkweg, in 3D, door nauwkeurig de posities van meer dan een miljard sterren aan de hemel te bepalen en hun afstand tot ons te schatten. De vliegende schotel-achtige telescoop meet ook de snelheden waarmee individuele sterren aan de hemel bewegen, waardoor astronomen de film van de geschiedenis van de Melkweg miljoenen jaren terug en vooruit in de tijd kunnen 'spelen'.

"Het is alsof je een auto hebt en probeert de snelheid en rijrichting van deze auto over een zeer korte tijd te meten en dan, op basis van die waarden, proberen het verleden en het toekomstige traject van de auto te modelleren, " zegt Ronald Drimmel, een onderzoeksastronoom bij de Turin Astrophysical Observatory en co-auteur van het artikel. "Als we zulke metingen doen voor veel auto's, we zouden de verkeersstroom kunnen modelleren. evenzo, door de schijnbare bewegingen van miljoenen sterren aan de hemel te meten, kunnen we grootschalige processen zoals de beweging van de schering modelleren."

Boogschutter?

De astronomen weten nog niet welk sterrenstelsel de rimpeling veroorzaakt en ook niet wanneer de botsing begon. Een van de kanshebbers is Boogschutter, een dwergstelsel in een baan om de Melkweg, waarvan wordt aangenomen dat het in het verleden meerdere keren door de melkwegschijf is gebarsten. Astronomen denken dat Boogschutter geleidelijk zal worden opgenomen door de Melkweg, een proces dat al aan de gang is.

Het Boogschutter-dwergstelsel, een kleine satelliet van de Melkweg die een stroom sterren achterlaat als gevolg van de aantrekkingskracht van ons Melkwegstelsel, is zichtbaar als een langwerpig element onder het galactische centrum en wijst in neerwaartse richting op de kaart van de sterrendichtheid die is waargenomen door ESA's Gaia-missie tussen juli 2014 en mei 2016. Wetenschappers die gegevens van Gaia's tweede release analyseren, hebben aangetoond dat onze Melkweg Way Galaxy ondervindt nog steeds de gevolgen van een bijna-botsing die miljoenen sterren in beweging zette als rimpelingen in een vijver. De nabije ontmoeting vond waarschijnlijk ergens in de afgelopen 300-900 miljoen jaar plaats, en de boosdoener zou het Boogschutter-dwergstelsel kunnen zijn. Krediet:ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO

"Met Gaia, Voor de eerste keer, we hebben een grote hoeveelheid gegevens over een enorme hoeveelheid sterren, waarvan de beweging zo nauwkeurig wordt gemeten dat we kunnen proberen de grootschalige bewegingen van de melkweg te begrijpen en zijn vormingsgeschiedenis te modelleren, ", zegt ESA's Gaia-plaatsvervangend projectwetenschapper Jos de Bruijne. "Dit is iets unieks. Dit is echt de Gaia-revolutie."

Zo indrukwekkend als de warp en zijn precessie verschijnen op de galactische schaal, de wetenschappers verzekeren ons dat het geen merkbare effecten heeft op het leven op onze planeet.

Ver genoeg

"De zon bevindt zich op een afstand van 26.000 lichtjaar van het galactische centrum waar de amplitude van de schering erg klein is, Eloisa zegt. "Onze metingen waren voornamelijk gericht op de buitenste delen van de galactische schijf, tot 52.000 lichtjaar van het galactische centrum en verder."

De structuur van onze melkweg, De melkweg, met zijn kromme galactische schijf, waar de meerderheid van de honderden miljarden sterren zich bevinden. Gegevens van ESA's sterrenwaarnemer Gaia hebben onlangs aangetoond dat de kromming van de schijf verloopt, in wezen rondbewegen op dezelfde manier als een wiebelende tol. De rotatiesnelheid van de warp is zo hoog dat het veroorzaakt moet zijn door een nogal krachtige gebeurtenis, astronomen geloven, misschien een voortdurende botsing met een ander, kleiner, melkwegstelsel dat rimpelingen door de schijf stuurt als een steen die in het water wordt gegooid. Krediet:Stefan Payne-Wardenaar; Inzet:NASA/JPL-Caltech; Indeling:ESA

Gaia heeft eerder bewijs gevonden van botsingen tussen de Melkweg en andere sterrenstelsels in het recente en verre verleden, die nog steeds kunnen worden waargenomen in de bewegingspatronen van grote groepen sterren miljarden jaren nadat de gebeurtenissen plaatsvonden.

In de tussentijd, de satelliet, momenteel in het zesde jaar van zijn missie, blijft de lucht scannen en een Europees consortium is bezig met het verwerken en analyseren van de gegevens die naar de aarde blijven stromen. Astronomen over de hele wereld kijken uit naar de volgende twee Gaia-gegevensreleases, gepland voor later in 2020 en in de tweede helft van 2021, respectievelijk, om verdere mysteries van de melkweg aan te pakken die we thuis noemen.