Ons sterrenstelsel vormde zijn oorspronkelijke schijf 2 miljard jaar voor zijn stellaire halo
De Melkweg boog zich over de Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope in China, een van de observatoria waarvan de gegevens hebben onthuld dat ons melkwegstelsel verrassend snel een schijf van sterren begon te vormen na de oerknal.
Een nieuwe analyse van bijna een kwart miljoen sterren plaatst vaste leeftijden op de meest gedenkwaardige pagina’s uit het levensverhaal van onze melkweg.
Veel grootser dan de meeste van zijn buren, ontstond de Melkweg lang geleden, toen kleinere sterrenstelsels tegen elkaar smolten. Zijn dikke schijf – een pannenkoekvormige populatie van oude sterren – ontstond opmerkelijk snel na de oerknal en ruim voor het grootste deel van de stellaire halo die de schijf van de melkweg omhult, rapporteren astronomen op 23 maart in Natuur.
“We zijn nu in staat om een ​​zeer duidelijke tijdlijn te geven van wat er gebeurde in de vroegste tijd van onze Melkweg”, zegt astronoom Maosheng Xiang.
Hij en Hans-Walter Rix, beiden verbonden aan het Max Planck Instituut voor Astronomie in Heidelberg, Duitsland, bestudeerden bijna 250.000 subreuzen – sterren die groter en koeler worden nadat ze de waterstofbrandstof in hun centra hebben opgebruikt. De temperaturen en helderheid van deze sterren onthullen hun leeftijd, waardoor de onderzoekers kunnen volgen hoe verschillende tijdperken in de galactische geschiedenis sterren met verschillende chemische samenstellingen en banen rond het centrum van de Melkweg voortbrachten.
“Er is hier gewoon ongelooflijk veel informatie”, zegt Rosemary Wyse, een astrofysicus aan de Johns Hopkins University die niet bij het onderzoek betrokken was. “We willen echt begrijpen hoe ons sterrenstelsel is ontstaan ​​zoals het is”, zegt ze. “Wanneer zijn de chemische elementen waaruit we zijn gemaakt gemaakt?”
Xiang en Rix ontdekten dat de dikke schijf van de Melkweg ongeveer 13 miljard jaar geleden begon. Dat is slechts 800 miljoen jaar na de geboorte van het universum. De dikke schijf, die van boven naar beneden 6000 lichtjaar meet in de buurt van de zon, bleef lange tijd sterren vormen, tot ongeveer 8 miljard jaar geleden.
Tijdens deze periode schoot het ijzergehalte van de dikke schijf 30 keer omhoog toen exploderende sterren het stervormende gas verrijkten, ontdekte het team. Bij het aanbreken van het dikkeschijftijdperk had een pasgeboren ster slechts een tiende zoveel ijzer, vergeleken met waterstof, als de zon; tegen het einde, 5 miljard jaar later, was een dikke schijfster drie keer rijker aan ijzer dan de zon.
Xiang en Rix vonden ook een nauw verband tussen de leeftijd van een dikke schijfster en het ijzergehalte. Dit betekent dat gas grondig door de dikke schijf werd gemengd: naarmate de tijd verstreek, erfden pasgeboren sterren steeds grotere hoeveelheden ijzer, ongeacht of de sterren zich dichtbij of ver van het galactische centrum vormden.
Maar dat is niet alles wat er gebeurde. Zoals andere onderzoekers in 2018 meldden, trof een ander sterrenstelsel ooit het onze, waardoor de Melkweg de meeste sterren in zijn halo kreeg, die de schijf overspoelt (SN: 1/11/18). Halosterren hebben weinig ijzer.
Het nieuwe werk herziet de datum van deze grote galactische ontmoeting: “We ontdekten dat de fusie 11 miljard jaar geleden plaatsvond”, zegt Xiang, een miljard jaar eerder dan gedacht. Toen het gas van de indringer in het gas van de Melkweg botste, veroorzaakte het de creatie van zoveel nieuwe sterren dat de stervormingssnelheid van onze melkweg 11 miljard jaar geleden een recordhoogte bereikte.
De fusie deed ook enkele dikke schijfsterren de halo in spatten, die Xiang en Rix identificeerden aan de hand van de hogere ijzerconcentraties van de sterren. Deze ‘splash’-sterren, zo ontdekten de onderzoekers, zijn minstens 11 miljard jaar oud, wat de datum van de fusie bevestigt.
De dikke schijf raakte 8 miljard jaar geleden zonder gas en stopte met het maken van sterren. Vers gas rond de Melkweg vestigde zich vervolgens in een dunnere schijf, die sindsdien sterren heeft voortgebracht – inclusief de 4,6 miljard jaar oude zon en de meeste van zijn stellaire buren. De dunne schijf is ongeveer 2000 lichtjaar dik in ons deel van de melkweg.
“De Melkweg is de afgelopen 8 miljard jaar vrij stil geweest”, zegt Xiang, zonder verdere ontmoetingen met grote sterrenstelsels. Dat maakt het anders dan de meeste van zijn leeftijdsgenoten.
Als de dikke schijf 13 miljard jaar geleden echt bestond, zegt Xiang, dan is de nieuwe James Webb Space Telescope (SN: 1/24/22) kunnen soortgelijke schijven waarnemen in sterrenstelsels op 13 miljard lichtjaar van de aarde – portretten van de Melkweg als een jong sterrenstelsel.
