De Melkweg laat kleine melkwegstelsels bloeien en snuift ze vervolgens uit

Als je een klein sterrenstelsel bent en nieuwe sterren wilt slaan, kom dan naar de Melkweg – maar kom niet te dichtbij als je een langdurige carrière als ster wilt maken. Nieuwe waarnemingen met de Gaia-ruimtetelescoop laten zien dat ons sterrenstelsel zowel vriend als vijand is van de kleinere sterrenstelsels die eromheen draaien.

Ongeveer 60 bekende sterrenstelsels draaien in een baan rond de Melkweg. Ongeveer een dozijn van deze satellietstelsels zijn zwakke dwergbolvormige bollen, die elk slechts 0,0005 tot 0,1 procent zoveel licht uitstralen als de Melkweg (SN: 22/12/14). Hun paar sterren zijn uit elkaar gespreid, waardoor de sterrenstelsels er zo spookachtig uitzien dat aanvankelijk werd vermoed dat de eerste gevonden werd slechts een vingerafdruk op een fotografische plaat was.

Maar deze spookachtige sterrenstelsels fonkelden ooit met jonge sterren. Een nieuwe studie toont aan dat de meeste van deze sterrenstelsels oplichtten toen ze voor het eerst het zwaartekrachtdomein van ons melkwegstelsel binnendrongen toen er verse sterren ontstonden. Maar toen, in de meeste gevallen, stopten de kleine sterrenstelsels kort daarna met het maken van sterren, omdat de Melkweg de dwergstelsels ontdaan van gas, het ruwe materiaal voor stervorming.

Astronoom Masashi Chiba van de Tohoku University in Sendai, Japan, en zijn toenmalige student Takahiro Miyoshi bestudeerden zeven van de sferoïdale dwergstelsels in een baan rond de Melkweg. De onderzoekers gebruikten het Gaia-ruimtevaartuig van de European Space Agency, dat de bewegingen van de sterrenstelsels had gemeten, om hun banen rond het centrum van de Melkweg te berekenen. De banen zijn elliptisch, dus de sterrenstelsels naderen het centrum van ons melkwegstelsel en trekken zich vervolgens terug. De astronomen vergeleken die paden vervolgens met de tijd dat de sterrenstelsels hun sterren vormden.

“We ontdekten dat er een heel mooi toeval is tussen de timing van de eerste val van de satelliet [toward the Milky Way] en het hoogtepunt in de geschiedenis van stervorming ”, zegt Chiba. In werk dat online is geplaatst op arXiv.org op 23 oktoberschrijven de astronomen de uitbarsting van stervorming in de kleine sterrenstelsels toe aan de Melkweg. De ontmoeting met het gigantische sterrenstelsel drukt het gas van de dwergstelsels samen, waardoor dat gas instort en veel nieuwe sterren voortbrengt.

Als voorbeeld, het Draco-dwergstelsel stak 11 miljard jaar geleden voor het eerst het domein van de Melkweg binnen en vormde toen talloze sterren – maar nooit meer. Meer recentelijk kwam het Leo I-dwergstelsel slechts 2 miljard jaar geleden het rijk van ons melkwegstelsel binnen, een tijd die samenviel met zijn laatste uitbarsting van stergeboorte. Maar vandaag creëert Leo I geen nieuwe sterren en heeft hij, net als Draco, geen gas om dat te doen.

Dwergstelsels die op afstand bleven, hielden hun gas ook langer vast, ontdekten de onderzoekers. De sterrenstelsels die het dichtst bij het centrum van de Melkweg kwamen, zoals Draco en Leo I, stopten met alle stervorming kort nadat ze de grens van de Melkweg waren gepasseerd. De sterrenstelsels die het domein van ons melkwegstelsel binnenkwamen maar verder weg bleven, zoals Fornax en Carina, deden het echter beter.

“Die twee sterrenstelsels hielden hun interstellaire gas in zich, zodat de stervorming nog steeds doorging”, zegt Chiba. Beide sterrenstelsels slaagden erin om miljarden jaren lang nieuwe sterren te vinden nadat ze het rijk van de Melkweg waren binnengegaan. Tegenwoordig heeft echter geen van beide melkwegstelsels gas meer.

“Ik denk dat het allemaal logisch is”, zegt Vasily Belokurov, een astronoom aan de Universiteit van Cambridge, die opmerkt hoe essentieel het Gaia-ruimtevaartuig was voor de ontdekking. “Het is een prachtige demonstratie van wat we vóór Gaia nog nooit hebben kunnen doen, en plotseling kunnen we deze magische dingen doen.”