Het grootste deel van de schijf van het melkwegstelsel was op zijn plaats vóór een grote botsing 10 miljard jaar geleden
Een groot deel van de karakteristieke schijf van de Melkweg (vanaf de zijkant gezien in deze afbeelding van het Gaia-ruimtevaartuig) bevond zich al 10 miljard jaar geleden, toen een indringer sterrenstelsel genaamd Gaia-Enceladus / Sausage ermee in botsing kwam.
De Melkweg zoals we die nu kennen, werd gevormd door een botsing met een dwergstelsel ongeveer 10 miljard jaar geleden. Maar het grootste deel van de moderne melkweg bestond al op die vroege datum, blijkt uit nieuw onderzoek.
Eeuwen van sterren achtergelaten door de galactische indringer zijn een beetje jonger of vergelijkbaar met sterren op de hoofdschijf van de Melkweg, rapporteren onderzoekers 17 mei in Natuur astronomie. En dat zou kunnen betekenen dat de Melkweg sneller groeide dan astronomen hadden verwacht, zegt studieauteur Ted Mackereth, een astrofysicus aan de Universiteit van Toronto.
“De Melkweg had al veel van zichzelf opgebouwd voordat deze grote fusie plaatsvond”, zegt hij.
De geschiedenis van ons melkwegstelsel is er een van gewelddadige veroveringen. Net als andere gigantische spiraalstelsels in het universum, heeft de Melkweg zijn omvang waarschijnlijk opgebouwd door in de loop van de tijd te botsen en samen te smelten met kleinere sterrenstelsels. Sterren uit de ongelukkige verslonden melkwegstelsels werden in de Melkweg gemengd als room tot koffie, waardoor het moeilijk werd om erachter te komen hoe de sterrenstelsels eruit zagen voordat ze samensmolten.
In 2018 realiseerden astronomen zich dat ze sterren van de laatste grote fusie konden identificeren met behulp van gedetailleerde kaarten van enkele miljoenen sterren van het Gaia-ruimtevaartuig van de European Space Agency (SN: 5/9/18). Stromen van sterren draaien om het galactische centrum onder een hoek met de hoofdschijf van sterren. De bewegingen en chemie van die sterren suggereren dat ze ooit behoorden tot een apart sterrenstelsel dat ongeveer 10 miljard jaar geleden in de Melkweg stortte (SN: 1-11-2018).
“Die sterren blijven daar achter als fossiele overblijfselen van de melkweg”, zegt Mackereth.
Twee groepen ontdekten rond dezelfde tijd het bewijs van de oude melkweg. De ene heette de melkweg Gaia-Enceladus; de andere groep noemde het de worst. De naam die bleef hangen was Gaia-Enceladus / Worst.
Mackereth en zijn collega’s vroegen zich af of ze erachter konden komen hoe goed de Melkweg ontwikkeld was toen Gaia-Enceladus / Worst binnenkwam. Als de oudste sterren in de Melkwegschijf gevormd werden na deze fusie, dan werden ze waarschijnlijk gevormd als gevolg hiervan botsing, wat suggereert dat Gaia-Enceladus / Worst een proto-Melkweg ontmoette die nog veel te doen had tijdens het opgroeien. Aan de andere kant, als de oudste sterren ongeveer even oud of ouder zijn dan de sterren van de galactische indringer, dan was ons melkwegstelsel waarschijnlijk behoorlijk goed ontwikkeld op het moment van de inloop.
Eerdere onderzoekers hadden schattingen gemaakt. Maar Mackereth en zijn collega’s gebruikten een nauwkeurig hulpmiddel genaamd asteroseismologie om de leeftijden van individuele sterren uit zowel de Melkweg als uit Gaia-Enceladus / Sausage (SN: 8/2/19). Net zoals seismologen op aarde aardbevingen gebruiken om het binnenste van onze planeet te onderzoeken, gebruiken asteroseismologen variaties in helderheid veroorzaakt door sterbevingen en andere trillingen om de ingewanden van sterren te onderzoeken.
“Asteroseismologie is de enige manier om toegang te krijgen tot het interne deel van de sterren”, zegt natuurkundige en studieauteur Josefina Montalbán van de Universiteit van Birmingham in Engeland. Uit informatie over de inwendige structuren van de ster kunnen onderzoekers de leeftijden van de sterren afleiden.
Het team selecteerde ongeveer 95 sterren die waren waargenomen door NASA’s op exoplaneten jagende Kepler-ruimtetelescoop, die zijn missie beëindigde in 2018 (SN: 30-10-18). Zes van die sterren waren van Gaia-Enceladus / Sausage, en de rest waren van de dikke schijf van de Melkweg. Door te meten hoe de helderheid van die sterren in de loop van de tijd fladderde, leidden Mackereth en collega’s de leeftijden af ​​met een precisie van ongeveer 11 procent.
De Gaia-Enceladus / Sausage-sterren zijn iets jonger dan de Melkwegsterren, maar ze waren allemaal bijna 10 miljard jaar oud, ontdekte het team. Dat suggereert dat een groot deel van de Melkwegschijf al op zijn plaats was toen Gaia-Enceladus / Worst erdoorheen kwam. Het is echter nog steeds mogelijk dat het binnenkomende sterrenstelsel de aanzet heeft gegeven tot de vorming van nieuwe sterren, zegt Mackereth. Om te kunnen zien hoeveel sterren ze hebben, moeten ze leeftijden van veel meer sterren krijgen.
Het meten van leeftijden voor individuele sterren betekent een stap voorwaarts voor galactische astronomie, zegt astrofysicus Tomás Ruiz-Lara van de Rijksuniversiteit Groningen, Nederland, die galactische evolutie bestudeert maar niet betrokken was bij het nieuwe werk.
“Als je het verschil niet kunt zien tussen een kind en een tiener en een volwassene, dan kunnen we niets zeggen” over een populatie mensen, zegt Ruiz-Lara. “Maar als ik onderscheid kan maken tussen iemand van in de veertig of haar vijftig, heb je een betere grafiek van de samenleving. Met de sterren is het hetzelfde. Als we de leeftijd goed kunnen onderscheiden, kunnen we individuele gebeurtenissen in de geschiedenis van de melkweg onderscheiden. Dat is uiteindelijk het doel. “
