De Magelhaense Wolken, de twee grootste satellietstelsels van de Melkweg, lijken te zijn verbonden door een brug over 43, 000 lichtjaren, volgens een internationaal team van astronomen onder leiding van onderzoekers van de Universiteit van Cambridge. De ontdekking wordt gerapporteerd in het tijdschrift Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society ( MNRAS ) en is gebaseerd op de galactische sterrentelling die wordt uitgevoerd door de European Space Observatory, Gaia.

De afgelopen 15 jaar, wetenschappers hebben reikhalzend uitgekeken naar de gegevens van Gaia. Het eerste deel van de informatie van de satelliet is drie maanden geleden vrijgegeven en is voor iedereen vrij toegankelijk. Deze dataset van ongekende kwaliteit is een catalogus van de posities en helderheid van een miljard sterren in ons Melkwegstelsel en zijn omgeving.

Wat Gaia naar de aarde heeft gestuurd is uniek. De hoekresolutie van de satelliet is vergelijkbaar met die van de Hubble-ruimtetelescoop, maar gezien het grotere gezichtsveld, het kan de hele lucht bedekken in plaats van een klein deel ervan. In feite, Gaia gebruikt het grootste aantal pixels om digitale beelden van de lucht te maken voor elk instrument in de ruimte. Nog steeds beter, het Observatorium heeft niet slechts één telescoop, maar twee, delen van het één meter brede brandpuntsvlak.

In tegenstelling tot typische telescopen, Gaia wijst en staart niet alleen:het draait constant om zijn as, die de hele hemel in minder dan een maand veegt. Daarom, het meet niet alleen de momentane eigenschappen van de sterren, maar houdt ook hun veranderingen in de tijd bij. Dit biedt een perfecte gelegenheid voor het vinden van een verscheidenheid aan objecten, bijvoorbeeld sterren die pulseren of exploderen - ook al is de satelliet daar niet in de eerste plaats voor ontworpen.

Het Cambridge-team concentreerde zich op het gebied rond de Magelhaense Wolken en gebruikte de Gaia-gegevens om pulserende sterren van een bepaald type te onderscheiden:de zogenaamde RR Lyrae, zeer oud en chemisch onontwikkeld. Aangezien deze sterren er al zijn sinds de vroegste dagen van het bestaan ​​van de Wolken, ze bieden inzicht in de geschiedenis van het paar. Het bestuderen van de Grote en Kleine Magelhaense Wolken (respectievelijk LMC en SMC) is altijd moeilijk geweest omdat ze zich over een groot gebied uitstrekken. Maar met Gaia's uitzicht over de hele hemel, dit is een veel gemakkelijkere taak geworden.

Rondom de Melkweg, de wolken zijn het helderst, en grootste, voorbeelden van dwergsatellietstelsels. De Magelhaense Wolken, die al sinds het begin van de geschiedenis bekend zijn bij de mensheid (en bij Europeanen sinds hun eerste reizen naar het zuidelijk halfrond), zijn tot op heden een raadsel gebleven. Ook al waren de wolken een constant onderdeel van de hemel, astronomen hebben pas onlangs de kans gehad om ze tot in detail te bestuderen.

Of de wolken al dan niet passen in de conventionele theorie van de vorming van sterrenstelsels, hangt in grote mate af van hun massa en het tijdstip van hun eerste benadering van de Melkweg. De onderzoekers van het Cambridge Institute of Astronomy hebben aanwijzingen gevonden die kunnen helpen bij het beantwoorden van beide vragen.

Ten eerste, de door Gaia gedetecteerde RR Lyrae-sterren werden gebruikt om de omvang van de Grote Magelhaense Wolk te traceren. De LMC bleek een vage 'halo' met een lage helderheid te bezitten die zich uitstrekte tot 20 graden vanaf het midden. Het LMC zou de sterren alleen op zulke grote afstanden kunnen vasthouden als het aanzienlijk groter was dan eerder werd gedacht, in totaal misschien wel een tiende van de massa van de hele Melkweg.

Een nauwkeurige timing van de aankomst van de wolken in de melkweg is onmogelijk zonder kennis van hun banen. Helaas, satellietbanen zijn moeilijk te meten:op grote afstanden, de beweging van het object in de lucht is zo klein dat het gewoon niet waarneembaar is gedurende een mensenleven. Bij afwezigheid van een baan, Dr. Vasily Belokurov en collega's vonden het op één na beste:een stellaire stroom.

Stromen van sterren ontstaan ​​wanneer een satelliet - een dwergstelsel of een sterrenhoop - de getijdekracht begint te voelen van het lichaam waar het omheen draait. De getijden rekken de satelliet in twee richtingen:naar en weg van de gastheer. Als resultaat, aan de rand van de satelliet, er vormen zich twee openingen:kleine gebieden waar de aantrekkingskracht van de satelliet wordt gecompenseerd door de aantrekkingskracht van de gastheer. Satellietsterren die deze regio's binnenkomen, vinden het gemakkelijk om de satelliet helemaal te verlaten en om de gastheer te gaan draaien. Langzaam, ster na ster verlaat de satelliet, een lichtend spoor achterlatend aan de hemel, en zo de baan van de satelliet te onthullen.

"Stellaire stromen rond de wolken werden voorspeld, maar nooit waargenomen, " legt Dr Belokurov uit. "Nadat we de locaties van de Gaia RR Lyrae aan de hemel hadden gemarkeerd, we waren verrast om een ​​smalle brugachtige structuur te zien die de twee wolken met elkaar verbond. Wij geloven dat deze 'brug' in ieder geval gedeeltelijk bestaat uit sterren die door de Grote uit de Kleine Wolk zijn gestript. De rest zijn misschien de LMC-sterren die er door de Melkweg uit zijn getrokken."

De onderzoekers denken dat de RR Lyrae-brug zal helpen om de geschiedenis van de interactie tussen de wolken en onze melkweg te verduidelijken.

"We hebben de vorm en de exacte positie van de Gaia-sterrenbrug vergeleken met de computersimulaties van de Magelhaense Wolken terwijl ze de Melkweg naderen", legt dr. Denis Erkal uit, een co-auteur van de studie. "Veel van de sterren in de brug lijken te zijn verwijderd uit de SMC in de meest recente interactie, zo'n 200 miljoen jaar geleden, toen de dwergstelsels relatief dicht bij elkaar passeerden. "Wij geloven dat als gevolg van die fly-by, niet alleen de sterren maar ook waterstofgas werd uit de SMC verwijderd. Door de offset tussen de RR Lyrae en waterstofbruggen te meten, we kunnen beperkingen stellen aan de dichtheid van de gasvormige Galactische corona."

Samengesteld uit geïoniseerd gas met een zeer lage dichtheid, de hete Galactische corona is notoir moeilijk te bestuderen. Hoe dan ook, het is het onderwerp geweest van intensief onderzoek omdat wetenschappers denken dat het de meeste ontbrekende baryonische - of gewone - materie kan bevatten. Astronomen proberen in te schatten waar deze ontbrekende materie (de atomen en ionen waaruit sterren bestaan, planeten, stof en gas) is. Men denkt dat de meeste, of zelfs allemaal, van deze ontbrekende baryonen bevinden zich in de corona. Door de coronale dichtheid op grote afstanden te meten hopen ze dit raadsel op te lossen.

Tijdens de vorige ontmoeting tussen de Kleine en Grote Magelhaense Wolk, zowel sterren als gas werden uit de Kleine Wolk gerukt, een getijdenstroom vormen. aanvankelijk, het gas en de sterren bewogen met dezelfde snelheid. Echter, toen de wolken onze Melkweg naderden, De corona van de Melkweg oefende op beiden een sleepkracht uit. De sterren, relatief klein en dicht zijn, door de corona geslagen zonder verandering in hun snelheid. Echter, het meer ijle neutrale waterstofgas vertraagde aanzienlijk in de corona. Door de huidige locatie van de sterren en het gas te vergelijken, rekening houdend met de dichtheid van het gas en hoe lang de wolken in de corona hebben doorgebracht, het team schatte de dichtheid van de corona. Dr. Erkal concludeert, "Onze schatting toonde aan dat de corona een aanzienlijk deel van de ontbrekende baryonen zou kunnen uitmaken, in overeenstemming met eerdere onafhankelijke technieken. Met het ontbrekende baryonprobleem schijnbaar verlicht, het huidige model van melkwegvorming houdt goed stand bij de toegenomen controle die mogelijk is met Gaia."