Bijna 3 miljard jaar geleden, een dwergstelsel stortte zich in het centrum van de Melkweg en werd verscheurd door de zwaartekracht van de botsing. Astrofysici hebben vandaag aangekondigd dat de fusie een reeks veelbetekenende schelpachtige formaties van sterren heeft opgeleverd in de buurt van het sterrenbeeld Maagd, de eerste dergelijke "schaalstructuren" die in de Melkweg zijn gevonden. De bevinding biedt verder bewijs van de oude gebeurtenis, en nieuwe mogelijke verklaringen voor andere verschijnselen in de melkweg.

Astronomen identificeerden ongeveer twee decennia geleden een ongewoon hoge dichtheid van sterren, de Virgo Overdensity. Sterrenonderzoeken hebben aangetoond dat sommige van deze sterren naar ons toe bewegen, terwijl andere zich van ons af bewegen. wat ook ongebruikelijk is, zoals een cluster van sterren normaal gesproken samen zou reizen. Op basis van opkomende gegevens, astrofysici van het Rensselaer Polytechnic Institute stelden in 2019 voor dat de overdichtheid het resultaat was van een radiale fusie, de stellaire versie van een T-bone crash.

"Als we het in elkaar zetten, het was een 'aha'-moment, " zei Heidi Jo Newberg, Rensselaer hoogleraar natuurkunde, Toegepaste fysica, en astronomie, en hoofdauteur van de Het astrofysische tijdschrift papier waarin de ontdekking wordt beschreven. "Deze groep sterren had een hele reeks verschillende snelheden, wat heel vreemd was. Maar nu we hun beweging als geheel zien, we begrijpen waarom de snelheden anders zijn, en waarom ze bewegen zoals ze zijn."

De nieuw aangekondigde schaalstructuren zijn vlakken van gebogen sterren, zoals paraplu's, achtergelaten toen het dwergstelsel werd verscheurd, letterlijk op en neer stuiterend door het centrum van de melkweg zoals het werd opgenomen in de Melkweg, een gebeurtenis die de onderzoekers de 'Maagd Radiale Fusie' hebben genoemd. Elke keer dat de dwergsterren van een melkwegstelsel snel door het centrum van de melkweg gaan, vertragen als ze worden teruggetrokken door de zwaartekracht van de Melkweg totdat ze stoppen op hun verste punt, en draai je dan om om weer door het centrum te crashen, een andere shell-structuur wordt gecreëerd. Simulaties die overeenkomen met onderzoeksgegevens kunnen worden gebruikt om te berekenen hoeveel cycli het dwergstelsel heeft doorstaan, en daarom, toen de oorspronkelijke aanrijding plaatsvond.

Het nieuwe artikel identificeert twee schaalstructuren in de Virgo Overdensity en twee in de Hercules Aquila Cloud-regio, op basis van gegevens van de Sloan Digital Sky Survey, de Gaia-ruimtetelescoop van de European Space Agency, en de LAMOST-telescoop in China. Computermodellering van de schillen en de beweging van de sterren geeft aan dat het dwergstelsel 2,7 miljard jaar geleden voor het eerst door het galactische centrum van de Melkweg ging.

Newberg is een expert op het gebied van de halo van de Melkweg, een bolvormige wolk van sterren die de spiraalarmen van de centrale schijf omringt. De meeste, zo niet al die sterren lijken "immigranten, " sterren die zich vormden in kleinere sterrenstelsels die later in de Melkweg werden getrokken. Naarmate de kleinere sterrenstelsels samensmelten met de Melkweg, hun sterren worden getrokken door zogenaamde "getijdenkrachten, " dezelfde soort differentiële krachten die getijden op aarde maken, en uiteindelijk vormen ze een lang koord van sterren die eenstemmig in de halo bewegen. Dergelijke getijdenfusies komen vrij vaak voor en hebben de afgelopen twee decennia een groot deel van Newbergs onderzoek gevormd.

Meer gewelddadige "radiale fusies" worden als veel minder gebruikelijk beschouwd. Thomas Donlon II, een afgestudeerde Rensselaer-student en eerste auteur van het artikel, zei dat ze aanvankelijk niet op zoek waren naar bewijs van een dergelijke gebeurtenis.

"Er zijn andere sterrenstelsels, typisch meer bolvormige sterrenstelsels, die een zeer uitgesproken schelpstructuur hebben, zodat je weet dat deze dingen gebeuren, maar we hebben in de Melkweg gekeken en niet echt duidelijk gezien, gigantische schelpen, " zei Donlon, die hoofdauteur was van de paper uit 2019 die voor het eerst de Virgo Radial Fusie voorstelde. Toen ze de beweging van de Maagd Overdensiteit modelleerden, ze begonnen een radiale fusie te overwegen. "En toen realiseerden we ons dat het hetzelfde type fusie is dat deze grote granaten veroorzaakt. Het ziet er gewoon anders uit omdat, voor een ding, we zijn in de Melkweg, dus we hebben een ander perspectief, en ook dit is een schijfstelsel en we hebben niet zoveel voorbeelden van schelpstructuren in schijfstelsels."

De bevinding heeft mogelijke implicaties voor een aantal andere stellaire verschijnselen, inclusief de Gaia Worst, een vorming van sterren waarvan wordt aangenomen dat ze het resultaat zijn van de fusie van een dwergstelsel tussen 8 en 11 miljard jaar geleden. Eerder werk ondersteunde het idee dat de Virgo Radial Merger en de Gaia Sausage het resultaat waren van dezelfde gebeurtenis; de veel lagere schatting van de leeftijd voor de Virgo Radial Fusie betekent dat de twee verschillende gebeurtenissen zijn of dat de Gaia Worst veel jonger is en niet de creatie van de dikke schijf van de Melkweg kan hebben veroorzaakt, zoals eerder beweerd. Een recent ontdekt spiraalpatroon in positie- en snelheidsgegevens voor sterren dicht bij de zon, soms de Gaia-slak genoemd, en een voorgesteld evenement genaamd de Splash, kan ook worden geassocieerd met de Virgo Radial Fusie.

"Er zijn veel mogelijke verbanden met deze bevinding, " Newberg zei. "De Virgo Radial Fusie opent de deur naar een beter begrip van andere fenomenen die we zien en niet volledig begrijpen, en dat zou heel goed kunnen zijn beïnvloed door iets dat minder dan 3 miljard jaar geleden precies door het midden van de melkweg is gevallen."