Wetenschap
Gaia ontrafelt de oude draden van de Melkweg
ESA's Gaia-ruimtetelescoop heeft de geschiedenis van onze Melkweg verder ontward en twee verrassende sterrenstromen ontdekt die zich meer dan 12 miljard jaar geleden vormden en met elkaar verweven.
De twee stromen, genaamd Shakti en Shiva, hielpen bij het vormen van de jonge Melkweg. Beide zijn zo oud dat ze waarschijnlijk zelfs vóór de oudste delen van de spiraalarmen en schijf van ons huidige sterrenstelsel ontstonden.
‘Wat echt verbazingwekkend is, is dat we deze oude structuren überhaupt kunnen detecteren’, zegt Khyati Malhan van het Max Planck Instituut voor Astronomie (MPIA) in Heidelberg, Duitsland, die het onderzoek leidde. "De Melkweg is zo aanzienlijk veranderd sinds de geboorte van deze sterren dat we niet zouden verwachten ze zo duidelijk als groep te herkennen, maar de ongekende gegevens die we van Gaia krijgen hebben het mogelijk gemaakt."
Met behulp van Gaia-waarnemingen konden de onderzoekers de banen van individuele sterren in de Melkweg bepalen, evenals hun inhoud en samenstelling. ‘Toen we de banen van al deze sterren in beeld brachten, vielen twee nieuwe structuren op tussen de sterren met een bepaalde chemische samenstelling’, zegt Khyati. "We noemden ze Shakti en Shiva." Het werk is gepubliceerd in The Astrophysical Journal .
Echt oude fragmenten
Elke stroom bevat de massa van ongeveer 10 miljoen zonnen, met sterren van 12 tot 13 miljard jaar oud die allemaal in zeer vergelijkbare banen met vergelijkbare samenstelling bewegen. De manier waarop ze verspreid zijn, doet vermoeden dat ze zich mogelijk hebben gevormd als afzonderlijke fragmenten die al vroeg in haar bestaan met de Melkweg zijn samengesmolten.
Beide stromen liggen richting het hart van de Melkweg. Gaia verkende dit deel van de Melkweg in 2022 met behulp van een soort "galactische archeologie"; hieruit bleek dat het gebied gevuld was met de oudste sterren in het hele sterrenstelsel, allemaal geboren voordat de schijf van de Melkweg zich zelfs maar goed had gevormd.
‘De sterren daar zijn zo oud dat ze veel van de zwaardere metalen elementen missen die later in het leven van het universum ontstaan. Deze zware metalen worden in sterren gesmeed en door de ruimte verspreid als ze sterven. De sterren in het hart van onze Melkweg zijn metaalarm, daarom noemden we deze regio het ‘arme oude hart’ van de Melkweg”, zegt co-auteur Hans-Walter Rix, ook van MPIA en de leidende “galactische archeoloog” uit het werk uit 2022.
‘Tot nu toe hadden we alleen deze zeer vroege fragmenten herkend die samenkwamen om het oude hart van de Melkweg te vormen. Met Shakti en Shiva zien we nu de eerste stukken die vergelijkbaar oud lijken maar zich verder weg bevinden. groei van het sterrenstelsel naar zijn huidige omvang."
Een complexe stamboom
Hoewel ze erg op elkaar lijken, zijn de twee stromen niet identiek. Shakti-sterren draaien iets verder van het centrum van de Melkweg en in meer cirkelvormige banen dan Shiva-sterren. Passend genoeg zijn de stromen vernoemd naar een goddelijk echtpaar uit de hindoeïstische filosofie die zich verenigen om het universum (of de macrokosmos) te creëren.
Zo'n 12 miljard jaar geleden zag de Melkweg er heel anders uit dan de ordelijke spiraal die we vandaag de dag zien. We denken dat ons sterrenstelsel ontstond toen meerdere lange, onregelmatige filamenten van gas en stof samenvloeiden, die allemaal sterren vormden en zich samenwikkelden om de geboorte van ons sterrenstelsel zoals wij dat kennen te veroorzaken. Het lijkt erop dat Shaki en Shiva twee van deze componenten zijn – en toekomstige publicaties van Gaia-gegevens kunnen meer onthullen.
Khyati en Hans-Walter bouwden ook een dynamische kaart van andere bekende componenten die een rol hebben gespeeld bij de vorming van onze Melkweg en die werden ontdekt met behulp van Gaia-gegevens. Deze omvatten Gaia-Sausage-Enceladus, LMS1/Wukong, Arjuna/Sequoia/I'itoi en Pontus. Deze sterrengroepen maken allemaal deel uit van de complexe stamboom van de Melkweg, iets waar Gaia de afgelopen tien jaar aan heeft gewerkt.
‘Meer onthullen over de kindertijd van ons sterrenstelsel is een van de doelstellingen van Gaia, en dat doel wordt zeker bereikt’, zegt Timo Prusti, projectwetenschapper voor Gaia bij ESA. ‘We moeten de subtiele maar cruciale verschillen tussen sterren in de Melkweg opsporen om te begrijpen hoe ons sterrenstelsel is gevormd en geëvolueerd.
‘Dit vereist ongelooflijk nauwkeurige gegevens – en nu hebben we die gegevens dankzij Gaia. Terwijl we verrassende delen van onze Melkweg ontdekken, zoals de Shiva- en Shakti-stromen, vullen we de gaten op en schetsen we een vollediger beeld van niet alleen onze huidige thuis, maar onze vroegste kosmische geschiedenis."