Een nieuwe studie naar de kinematica en chemische samenstelling van een monster van sterren in de buurt van de zon, onder leiding van Dr. Daniela Carollo, onderzoeker van het Italiaanse Nationale Instituut voor Astrofysica, heeft onthuld dat de sterren die deel uitmaken van de dikke schijf van de Melkweg behoren tot twee verschillende stellaire populaties met verschillende kenmerken en niet tot één enkele, zoals al meer dan twee decennia wordt gedacht.

De nieuwe dikke schijfcomponent, de metaal-zwakke dikke schijf (MWTD) of metaalarme dikke schijf genoemd, verschilt van de canonieke in de rotatiesnelheid rond het galactische centrum en de chemische samenstelling ervan. Inderdaad, sterren die deel uitmaken van de TD hebben een rotatiesnelheid van ongeveer 180 km per seconde, terwijl die van de MWTD langzamer draaien, ongeveer 150 km per seconde. Sterren die behoren tot de MWTD zijn ook twee keer meer metaalarm dan die van de TD en hebben een hogere energie, een eigenschap waarmee ze grotere hoogten kunnen bereiken vanaf het galactische vlak.

"Het was bijna 30 jaar dat astronomen probeerden deze puzzel op te lossen, " zei Dr. Carollo, wetenschapper van het Astrophysical Observatory of Turijn, de eerste auteur van het artikel over de ontdekking, net gepubliceerd in Het astrofysische tijdschrift . "In feite, men dacht dat de MWTD niets anders was dan een uitbreiding van de dikke schijf en niet een onafhankelijke populatie met verschillende astrofysische oorsprong."

De nauwkeurige parameters geleverd door de ESA Gaia-missie (posities, afstanden en intrinsieke beweging van de sterren), en de chemische informatie op een monster van 40, 000 sterren van de Sloan Digital Sky Survey (SDSS), stelde het team in staat om de MWTD te onderscheiden in een diagram dat het hoekmoment in combinatie met de chemie toont.

"De hoekmomenten zijn grootheden die behouden blijven tijdens de vorming en daaropvolgende evolutie van een fysiek systeem zoals onze melkweg, " legt Dr. Carollo uit. "Dus, in een nauwkeurig diagram van het impulsmoment, de sterren die door dezelfde stamvader in de melkweg zijn gebracht, zoals bijvoorbeeld van een eerdere fusie van een satellietstelsel, zal een vergelijkbaar hoekmoment hebben en de neiging hebben om in het diagram te clusteren."

De TD en MWTD vormen twee verschillende groepen in het diagram, evenals in hun chemie. In de astronomie, de chemische elementen zwaarder dan waterstof en helium, die zijn ontstaan ​​tijdens de oerknal, worden gedefinieerd als metalen. Deze zwaardere chemische elementen werden geproduceerd tijdens de nucleosynthese van massieve sterren die als supernova's explodeerden.

Een bepaalde groep lichte elementen zoals magnesium en titanium, in vergelijking met zwaardere elementen, zoals ijzer, bieden een fundamentele parameter waarmee wetenschappers populaties van oude sterren kunnen onderscheiden van die van jongere sterren. De MWTD bezit niet alleen sterren die armer zijn aan ijzer, maar die sterren zijn ook rijker aan elementen van de magnesium- en titaniumgroep (alfa-elementen), wat wijst op een eerdere vorming van de TD.

Deze belangrijke verschillen tussen de TD en de MWTD, namelijk de kinematica en de chemie van hun sterren, suggereren dat de twee schijven een verschillende oorsprong hadden tijdens het melkwegvormingsproces.

Maar hoe is een tweede dikke schijf gevormd in de Melkweg? De hypothesen zijn talrijk:de MWTD zou ouder kunnen zijn dan de TD en zijn sterren zouden van energie kunnen zijn voorzien door een samensmelting van een dwergsatellietstelsel met de Melkweg, tijdens de initiële vormingsfase. Vervolgens, de fusie van een tweede satellietstelsel zou aanleiding hebben gegeven tot de TD.

Een andere mogelijkheid is dat de MWTD-sterren oorspronkelijk zijn gevormd in een gebied dichter bij het centrum van het oerstelsel en vervolgens naar grotere afstanden zijn getransporteerd, dichter bij waar de zon nu staat, door interne verschijnselen zoals instabiliteit van de centrale balk of de vorming van spiraalarmen van de melkweg. Of een oud satellietstelsel van massa vergelijkbaar met de Kleine Magelhaense Wolk versmolt met het oerstelsel en zijn sterren begonnen rond het galactische centrum te draaien als gevolg van de wederzijdse zwaartekrachtinteractie.

Al deze hypothesen kunnen worden getest door middel van theoretische modellen en simulaties van de vorming van Melkwegachtige sterrenstelsels.