science >> Wetenschap >  >> Astronomie

De Gaia-worst:de grote botsing die het Melkwegstelsel veranderde

Een impressie van de ontmoeting tussen het Melkwegstelsel en het kleinere Worststelsel zo'n 8 miljard tot 10 miljard jaar geleden. Het verslag van deze oude ontmoeting is nog steeds bewaard gebleven in de snelheden en chemie van de sterren. Credit:V. Belokurov (Cambridge, VK); Gebaseerd op afbeelding van ESO/Juan Carlos Muñoz

Een internationaal team van astronomen heeft een oude en dramatische frontale botsing ontdekt tussen de Melkweg en een kleiner object, genaamd de "Sausage" melkweg. De kosmische crash was een bepalende gebeurtenis in de vroege geschiedenis van de Melkweg en hervormde de structuur van onze melkweg, zowel zijn binnenste uitstulping als zijn buitenste halo vormend, rapporteren de astronomen in een reeks nieuwe artikelen.

De astronomen stellen voor dat ongeveer 8 miljard tot 10 miljard jaar geleden, een onbekend dwergstelsel is ingeslagen in onze eigen Melkweg. De dwerg overleefde de inslag niet:hij viel snel uit elkaar, en het wrak is nu overal om ons heen.

"De botsing scheurde de dwerg aan flarden, zijn sterren laten bewegen in zeer radiale banen" die lang en smal zijn als naalden, zei Vasily Belokurov van de Universiteit van Cambridge en het Center for Computational Astrophysics van het Flatiron Institute in New York City. De paden van de sterren brengen ze "zeer dicht bij het centrum van ons melkwegstelsel. Dit is een veelbetekenend teken dat het dwergstelsel in een werkelijk excentrieke baan terechtkwam en dat zijn lot bezegeld was."

De nieuwe kranten in de Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society , De astrofysische journaalbrieven en arXiv.org schetsen de meest opvallende kenmerken van deze buitengewone gebeurtenis. Verschillende van de papers werden geleid door de Cambridge-student GyuChul Myeong. Hij en zijn collega's gebruikten gegevens van de Gaia-satelliet van de European Space Agency. Dit ruimtevaartuig heeft de stellaire inhoud van onze melkweg in kaart gebracht, het vastleggen van de reizen van sterren terwijl ze door de Melkweg reizen. Met dank aan Gaia, astronomen kennen nu de posities en banen van onze hemelse buren met ongekende nauwkeurigheid.

De paden van de sterren van de galactische fusie leverden hen de bijnaam "de Gaia Worst, " legde Wyn Evans van Cambridge uit. "We hebben de snelheden van de sterren uitgezet, en de worstvorm sprong er gewoon uit. Toen het kleinere sterrenstelsel uiteenviel, zijn sterren werden in zeer radiale banen gegooid. Deze worststerren zijn de overblijfselen van de laatste grote fusie van de Melkweg."

Als we kijken naar de verdeling van stersnelheden in de Melkweg, de sterren van het Worststelsel vormen een karakteristieke worstachtige vorm. Deze unieke vorm wordt veroorzaakt door de sterke radiale bewegingen van de sterren. Aangezien de zon in het centrum van deze enorme wolk van sterren staat, de verdeling omvat niet de vertraagde sterren die momenteel een U-bocht maken terug naar het centrum van de melkweg. Credit:V. Belokurov (Cambridge, VK) en Gaia/ESA

De Melkweg blijft botsen met andere sterrenstelsels, zoals het nietige Boogschutter-dwergstelsel. Echter, het Worststelsel was veel massiever. Zijn totale massa in gas, sterren en donkere materie was meer dan 10 miljard keer de massa van onze zon. Toen de Worst in de jonge Melkweg crashte, het doordringende traject veroorzaakte veel chaos. De schijf van de Melkweg was waarschijnlijk opgeblazen of zelfs gebroken na de impact en zou opnieuw moeten groeien. En worstresten waren verspreid over de binnenste delen van de Melkweg, het creëren van de 'bulge' in het centrum van de melkweg en de omringende 'stellaire halo'.

Numerieke simulaties van de galactische mashup kunnen deze functies reproduceren, zei Denis Erkal van de Universiteit van Surrey. In simulaties van Erkal en collega's, sterren uit het Worststelsel komen in uitgestrekte banen terecht. De banen worden verder verlengd door de groeiende Melkwegschijf, die opzwelt en dikker wordt na de botsing.

Bewijs van deze galactische hermodellering is te zien in de paden van sterren die zijn geërfd van het dwergstelsel, zei Alis Deason van de Universiteit van Durham. "De Worststerren draaien allemaal rond op ongeveer dezelfde afstand van het centrum van de melkweg." Deze U-bochten zorgen ervoor dat de dichtheid in de stellaire halo van de Melkweg drastisch afneemt waar de sterren van richting veranderen. Deze ontdekking was vooral aangenaam voor Deason, die deze orbitale stapeling bijna vijf jaar geleden voorspelde. Het nieuwe werk legt uit hoe de sterren in de eerste plaats in zulke smalle banen vielen.

Het nieuwe onderzoek identificeerde ook ten minste acht grote, bolvormige clusters van sterren, bolvormige sterrenhopen genaamd, die door het Worststelsel in de Melkweg zijn gebracht. Kleine sterrenstelsels hebben over het algemeen geen eigen bolhopen, dus het Worststelsel moet groot genoeg zijn geweest om een ​​verzameling clusters te herbergen.

"Hoewel er tijdens zijn leven veel dwergsatellieten op de Melkweg zijn gevallen, dit was de grootste van allemaal, " zei Sergey Koposov van de Carnegie Mellon University, die de kinematica van de Worststerren en bolvormige sterrenhopen in detail heeft bestudeerd.