De eerste kaart van de "galactische onderwereld" - een kaart van de lijken van eens massieve zonnen die sindsdien zijn ingestort in zwarte gaten en neutronensterren - heeft een kerkhof onthuld dat zich drie keer zo hoog als de Melkweg uitstrekt, en dat bijna een derde van de objecten zijn helemaal uit de melkweg geslingerd.

"Deze compacte overblijfselen van dode sterren vertonen een fundamenteel andere verdeling en structuur dan het zichtbare sterrenstelsel", zegt David Sweeney, een Ph.D. student aan het Sydney Institute for Astronomy aan de Universiteit van Sydney, en hoofdauteur van het artikel in het laatste nummer van Monthly Notices of the Royal Astronomical Society .

"De 'hoogte' van de galactische onderwereld is meer dan drie keer groter in de Melkweg zelf," voegde hij eraan toe. "En een verbazingwekkende 30 procent van de objecten is volledig uit de melkweg geslingerd."

Neutronensterren en zwarte gaten worden gevormd wanneer massieve sterren - meer dan acht keer groter dan onze zon - hun brandstof opraken en plotseling instorten. Dit veroorzaakt een op hol geslagen reactie die de buitenste delen van de ster uit elkaar blaast in een titanische supernova-explosie, terwijl de kern zichzelf blijft samendrukken totdat deze, afhankelijk van de startmassa, ofwel een neutronenster of een zwart gat wordt.

In neutronensterren is de kern zo dicht dat elektronen en protonen worden gedwongen om op subatomair niveau te combineren tot neutronen, waardoor de totale massa in een bol wordt samengeperst die kleiner is dan een stad. Als de massa van de oorspronkelijke ster groter is dan 25 keer die van onze zon, gaat die door zwaartekracht aangedreven ineenstorting door, totdat de kern zo dicht is dat zelfs licht niet kan ontsnappen. Beide soorten stellaire lijken vervormen ruimte, tijd en materie om hen heen.

Hoewel er miljarden moeten zijn gevormd sinds de melkweg jong was, werden deze exotische karkassen door de supernova die ze creëerde in de duisternis van de interstellaire ruimte geslingerd, en dus tot nu toe buiten het zicht en de kennis van astronomen verdwenen.

Door zorgvuldig de volledige levenscyclus van de oude dode sterren na te bootsen, hebben de onderzoekers de eerste gedetailleerde kaart gemaakt die laat zien waar hun lijken liggen.

"Een van de problemen bij het vinden van deze oude objecten is dat we tot nu toe geen idee hadden waar we moesten kijken", zegt professor Peter Tuthill van het Sydney Institute for Astronomy, co-auteur van het artikel. "De oudste neutronensterren en zwarte gaten zijn ontstaan ​​toen het sterrenstelsel jonger was en anders gevormd was, en vervolgens onderworpen aan complexe veranderingen die miljarden jaren overspannen. Het was een grote taak om dit alles te modelleren om ze te vinden."

Nieuw gevormde neutronensterren en zwarte gaten passen zich aan het huidige sterrenstelsel aan, zodat astronomen weten waar ze moeten kijken. Maar de oudste neutronensterren en zwarte gaten zijn als geesten die nog steeds rondspoken in een huis dat lang geleden is gesloopt, dus ze zijn moeilijker te vinden.

"Het was alsof ik probeerde het kerkhof van de mythische olifant te vinden", zei professor Tuthill, verwijzend naar een plaats waar, volgens de legende, oude olifanten alleen gaan sterven, ver van hun groep. "De botten van deze zeldzame massieve sterren moesten daarbuiten zijn, maar ze leken zich in mysterie te hullen."

Sweeney voegde eraan toe dat "het moeilijkste probleem dat ik moest oplossen bij het opsporen van hun ware distributie, was om rekening te houden met de 'kicks' die ze ontvangen op de gewelddadige momenten van hun creatie. Supernova-explosies zijn asymmetrisch en de overblijfselen worden met hoge snelheid uitgeworpen tot miljoenen kilometers per uur - en, erger nog, dit gebeurt in een onbekende en willekeurige richting voor elk object."

Maar niets in het universum zit lang stil, dus zelfs het kennen van de waarschijnlijke omvang van de explosieve schoppen was niet genoeg:de onderzoekers moesten de diepten van de kosmische tijd induiken en reconstrueren hoe ze zich gedurende miljarden jaren gedroegen.

"Het is een beetje zoals in snooker," zei Sweeney. "Als je weet in welke richting de bal wordt geraakt en hoe hard, dan kun je bepalen waar hij zal eindigen. Maar in de ruimte zijn de objecten en snelheden gewoon veel groter. Bovendien is de tafel niet plat, dus de stellaire overblijfselen ga op complexe banen door de melkweg."

"Ten slotte is er, in tegenstelling tot een snookertafel, geen wrijving, dus ze vertragen nooit. Bijna alle overblijfselen die ooit zijn gevormd, zijn er nog steeds en glijden als geesten door de interstellaire ruimte."

De ingewikkelde modellen die ze bouwden - samen met onderzoeker Dr. Sanjib Sharma van de Universiteit van Sydney en Dr. Ryosuke Hirai van de Monash University - codeerden waar de sterren werden geboren, waar ze hun vurige einde ontmoetten en hun uiteindelijke verspreiding terwijl de melkweg zich ontwikkelde.

Het uiteindelijke resultaat is een verspreidingskaart van de sterrennecropolis van de Melkweg.

"Het was een beetje een schok", zei Dr. Sharma. "Ik werk elke dag met beelden van het zichtbare sterrenstelsel dat we vandaag kennen, en ik verwachtte dat de galactische onderwereld subtiel anders zou zijn, maar in grote lijnen vergelijkbaar. Ik had zo'n radicale verandering in vorm niet verwacht."

In de gegenereerde kaarten verdwijnen de karakteristieke spiraalarmen van de Melkweg in de 'galactische onderwereld'-versie. Deze zijn volledig weggespoeld vanwege de ouderdom van de meeste overblijfselen en de vervagingseffecten van de energetische schoppen van de supernova's die ze hebben gecreëerd.

Nog intrigerender is dat het zijaanzicht laat zien dat de galactische onderwereld veel meer 'opgeblazen' is dan de Melkweg - een resultaat van kinetische energie die wordt geïnjecteerd door supernova's die ze optillen tot een halo rond de zichtbare Melkweg.

"Misschien is de meest verrassende bevinding van onze studie dat de schoppen zo sterk zijn dat de Melkweg sommige van deze overblijfselen volledig zal verliezen," zei Dr. Hirai. "Ze worden zo hard geschopt dat ongeveer 30 procent van de neutronensterren de intergalactische ruimte in wordt geslingerd om nooit meer terug te keren."

Tuthill voegde eraan toe:"Voor mij is een van de coolste dingen die we in dit werk hebben gevonden, dat zelfs de lokale sterrenbuurt rond onze zon deze spookachtige bezoekers waarschijnlijk zal hebben. Statistisch gezien zou ons dichtstbijzijnde overblijfsel slechts 65 lichtjaar verwijderd moeten zijn:meer of minder in onze achtertuin, in galactische termen."

"Het meest opwindende deel van dit onderzoek ligt nog voor ons", zei Sweeney. "Nu we weten waar we moeten zoeken, ontwikkelen we technologieën om erop te jagen. Ik wed dat de 'galactische onderwereld' niet lang in mysterie gehuld zal blijven." + Verder verkennen

Gegevens van de Gaia-ruimtetelescoop onthullen de oorspronkelijke kern van het sterrenstelsel