science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Astronomen ontdekken de reus die de vroege dagen van onze Melkweg heeft gevormd

Artistieke weergave van Enceladus die wordt verslonden door een Melkwegachtig sterrenstelsel. Credit:René van der Woude, Mixr.nl

Ongeveer 10 miljard jaar geleden, de Melkweg versmolt met een groot sterrenstelsel. De sterren van deze partner, genaamd Gaia-Enceladus, vormen het grootste deel van de halo van de Melkweg en vormden ook de dikke schijf, waardoor het zijn opgeblazen vorm krijgt. Een beschrijving van deze megafusie, ontdekt door een internationaal team onder leiding van RUG-astronoom Amina Helmi, is nu gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Natuur .

Grote sterrenstelsels zoals onze Melkweg zijn het resultaat van fusies van kleinere sterrenstelsels. Een openstaande vraag is of een sterrenstelsel als de Melkweg het product is van vele kleine fusies of van enkele grote. De hoogleraar Sterrenkunde van de Rijksuniversiteit Groningen, Amina Helmi heeft het grootste deel van haar carrière besteed aan het zoeken naar 'fossielen' in de Melkweg die een aantal hints zouden kunnen bieden over de evolutie ervan. Ze gebruikt de chemische samenstelling, positie en baan van sterren in de halo om hun geschiedenis af te leiden, en daarmee de fusies te identificeren die de vroege Melkweg hebben gecreëerd.

De recente tweede vrijgave van gegevens van de Gaia-satellietmissie afgelopen april leverde professor Helmi gegevens op over ongeveer 1,7 miljard sterren. Helmi is al zo'n 20 jaar betrokken bij de ontwikkeling van de Gaia-missie, en maakte deel uit van het gegevensvalidatieteam bij de tweede gegevensrelease. Ze heeft de gegevens nu gebruikt om sporen van fusies in de halo te zoeken:"We verwachtten sterren van gefuseerde satellieten in de halo. Wat we niet verwachtten te vinden, was dat de meeste halosterren eigenlijk een gedeelde oorsprong hebben in één zeer grote fusie ."

De film toont een N-body-simulatie van de samensmelting van een Melkweg-achtig sterrenstelsel (met zijn sterren in blauw) en een kleiner schijfachtig sterrenstelsel dat in massa lijkt op de Kleine Magelhaense Wolk (met zijn sterren in rood). In het begin, de twee sterrenstelsels zijn duidelijk gescheiden, maar de zwaartekracht trekt ze samen en dit leidt tot de volledige aanwas van de kleinere. Het onderscheiden van de opgelopen sterren van de rest is niet eenvoudig in de laatste fase, maar het is mogelijk met behulp van de bewegingen van de sterren en hun chemische samenstelling. Credit:H.H. Koppelman, A. Villalobos, A. Helmi (Rijksuniversiteit Groningen)

Dikke schijf

De chemische signatuur van veel halosterren was duidelijk anders dan die van de 'inheemse' Melkwegsterren. "En ze zijn een vrij homogene groep, wat aangeeft dat ze een gemeenschappelijke oorsprong delen." Door zowel de baan als de chemische handtekening te plotten, de 'indringers' sprongen er duidelijk uit. Helmi zegt, "De jongste sterren van Gaia-Enceladus zijn eigenlijk jonger dan de inheemse Melkwegsterren in wat nu het dikke schijfgebied is. Dit betekent dat de voorloper van deze dikke schijf al aanwezig was toen de fusie plaatsvond, en Gaia-Enceladus, vanwege het grote formaat, schudde het en blies het op."

In een eerdere krant Helmi had al een enorme 'klodder' sterren beschreven die een gemeenschappelijke oorsprong hadden. Nutsvoorzieningen, ze laat zien dat de sterren van deze klodder in de halo het puin zijn van het samensmelten van de Melkweg met een melkwegstelsel dat iets massiever was dan de Kleine Magelhaense Wolk, zo'n 10 miljard jaar geleden. Het sterrenstelsel heet Gaia-Enceladus, naar de reus Enceladus die in de Griekse mythologie werd geboren uit Gaia (de aardgodin) en Uranus (de hemelgod).

De gegevens over kinematica, scheikunde, leeftijd en ruimtelijke verspreiding van de inheemse Melkwegsterren en de overblijfselen van Gaia-Enceladus deden Helmi denken aan simulaties die zijn uitgevoerd door een voormalige Ph.D. student, zo'n 10 jaar geleden. Zijn simulaties van het samensmelten van een groot schijfvormig sterrenstelsel met de jonge Melkweg produceerden een verdeling van sterren van beide objecten, wat volledig in lijn is met de Gaia-gegevens. "Het was geweldig om naar de nieuwe Gaia-gegevens te kijken en te beseffen dat ik het eerder had gezien, ’ zegt de astronoom.