Voor vele jaren, astronomen hadden een eenvoudig beeld van het centrale knooppunt van onze Melkweg, of uitstulping, als een rustige plek bestaande uit oude sterren, de vroegste homesteaders van onze melkweg.

Echter, omdat de innerlijke Melkweg zo'n drukke omgeving is, het is altijd een uitdaging geweest om stellaire bewegingen te ontwarren om de uitstulping in detail te onderzoeken.

Nutsvoorzieningen, een nieuwe analyse van ongeveer 10, 000 normale zonachtige sterren in de uitstulping laten zien dat de hub van ons melkwegstelsel een dynamische omgeving is van sterren van verschillende leeftijden die met verschillende snelheden rondvliegen, zoals reizigers die druk bezig zijn op een drukke luchthaven. Deze conclusie is gebaseerd op negen jaar aan archiefgegevens van NASA's Hubble Space Telescope.

De Hubble-studie van deze gecompliceerde, chaotische hart van onze Melkweg kan nieuwe aanwijzingen opleveren voor de evolutie van onze melkweg, aldus onderzoekers.

Het onderzoeksteam, onder leiding van Will Clarkson van de Universiteit van Michigan-Dearborn, ontdekte dat de bewegingen van uitstulpende sterren anders zijn, afhankelijk van de chemische samenstelling van een ster. Sterren die rijker zijn aan elementen die zwaarder zijn dan waterstof en helium hebben minder ongeordende bewegingen, maar draaien sneller rond het galactische centrum dan oudere sterren met een tekort aan zwaardere elementen.

"Er zijn veel theorieën die de vorming van onze melkweg en centrale uitstulping beschrijven, " zei Annalisa Calamida van het Space Telescope Science Institute, Baltimore, Maryland, een lid van het Hubble-onderzoeksteam. "Sommigen zeggen dat de uitstulping ontstond toen de melkweg ongeveer 13 miljard jaar geleden voor het eerst werd gevormd. In dit geval, alle uitstulpingssterren moeten oud zijn en een vergelijkbare beweging delen. Maar anderen denken dat de uitstulping later in het leven van de melkweg is gevormd, langzaam evoluerend nadat de eerste generaties sterren waren geboren. In dit scenario, sommige sterren in de uitstulping zijn misschien jonger, met hun chemische samenstelling verrijkt met zwaardere elementen die zijn verdreven door de dood van eerdere generaties sterren, en ze zouden een andere beweging moeten vertonen dan de oudere sterren. De sterren in ons onderzoek vertonen kenmerken van beide modellen. Daarom, deze analyse kan ons helpen de oorsprong van de uitstulping te begrijpen."

De astronomen verdeelden de sterren op basis van hun chemische samenstelling en vergeleken vervolgens de bewegingen van elke groep. Ze bepaalden het chemische gehalte van de sterren door hun kleuren te bestuderen en verdeelden ze in twee hoofdgroepen op basis van hun overvloed aan zware elementen (ijzer). De chemisch verrijkte sterren bewegen twee keer zo snel als de andere populatie.

"Door negen jaar aan gegevens in het archief te analyseren en onze analysetechnieken te verbeteren, we hebben duidelijk gemaakt, robuuste detectie van de verschillen in de beweging voor chemisch gebrekkige en chemisch verrijkte zonachtige sterren, " zei Clarkson. "We hopen onze analyse voort te zetten, waarmee we een driedimensionale kaart kunnen maken van de rijke chemische en dynamische complexiteit van de populaties in de uitstulping."

De astronomen baseerden hun analyse op Advanced Camera for Surveys en Wide Field Camera 3-gegevens van twee Hubble-onderzoeken:het Wide Field Camera 3 Galactic Bulge Treasury Program en de Sagittarius Window Eclipsing Extrasolar Planet Search. Spectrasets van de Very Large Telescope van de European Southern Observatory in Chili werden gebruikt om de chemische samenstelling van sterren te helpen schatten.

Momenteel, alleen Hubble heeft een resolutie die scherp genoeg is om gelijktijdig de bewegingen te meten van duizenden zonachtige sterren op de afstand van het sterrenstelsel tot de aarde. Het centrum van onze melkweg is ongeveer 26, 000 lichtjaar verwijderd. "Vóór deze analyse, de bewegingen van deze sterren was niet bekend, "Zei teamlid Kailash Sahu van het Space Telescope Science Institute. "Je hebt een lange basislijn nodig om de posities en de bewegingen van deze zwakke sterren nauwkeurig te meten."

Het team bestudeerde zonachtige sterren omdat ze zo overvloedig aanwezig zijn en gemakkelijk binnen het bereik van Hubble liggen. Eerdere waarnemingen zagen er helderder uit, verouderende rode reuzensterren, die niet zo talrijk zijn omdat ze een korte episode in het leven van een ster vertegenwoordigen. "Hubble gaf ons een smalle, potloodstraalbeeld van de kern van de melkweg, maar we zien duizenden meer sterren dan de sterren die in eerdere studies werden gezien, " zei Calamida. De uitstulping van de Melkweg is ongeveer een tiende van de diameter van ons pannenkoekvormige sterrenstelsel. "Vervolgens zijn we van plan onze analyse uit te breiden om aanvullende waarnemingen langs verschillende zichtlijnen te doen, waarmee we een driedimensionale sonde kunnen maken van de rijke complexiteit van de populaties in de uitstulping, ', voegde Clarkson eraan toe.

De onderzoekers zeiden dat dit werk ook een belangrijke pathfinder is voor NASA's James Webb Space Telescope om de archeologie van de Melkweg te onderzoeken. Gepland voor lancering in 2019, Webb zal naar verwachting dieper de sterrenpopulaties in de uitstulping van de Melkweg onderzoeken.

Het onderzoeksteam presenteert zijn bevindingen donderdag, 11 januari tijdens de 231e bijeenkomst van de American Astronomical Society in Washington, gelijkstroom