De Melkweg vervormt en niemand weet waarom

Aan de zijkant van de Melkweg vindt een “galactische vervorming” plaats, blijkt uit een onderzoek dat vorige week gepubliceerd werd in Nature Astronomy. Niemand weet waardoor het komt.

De Melkweg bevat naar schatting zo’n 250 miljard sterren, die zich in spiraalarmen samenklonteren en rond een gigantisch zwart gat zweven. Astronomen hebben gezien dat er aan het uiteinde van de Melkweg een hele andere dynamiek plaatsvindt: de galactische schijf lijkt te verbreden, te wiebelen of op een andere manier vervormd te raken.

Om erachter te komen waardoor dat komt, onderzocht een team van wetenschappers de bewegingen van 12 miljoen reuzensterren die geobserveerd waren door ruimtetelescoop Gaia van de Europese Ruimtevaartorganisatie. Het team werd geleid door Eloisa Poggio, een astrofysicus aan het Italiaanse Instituut voor Astrofysica in Turijn.

“Onze Melkweg is een unieke casestudy voor galactische vervormingen, dankzij onze gedetailleerde kennis van zijn stellaire distributie en kinematica,” aldus het team in het onderzoek. “Er is alleen nog minder bekend over de oorzaak en de dynamische natuur van de vervorming van ons sterrenstelsel, vanwege een gebrek aan kinematische beperkingen.”

Met andere woorden: de vervormingen kunnen pas sinds een paar jaar goed in beeld worden gebracht omdat de technologie sterk is verbeterd. In 2019 werd bijvoorbeeld een 3D-weergave van de galactische vervorming gepresenteerd, die de makers gebaseerd hadden op metingen van 2300 Cepheïden – een speciaal type pulserende, veranderlijke sterren. Het bijbehorende onderzoek werd in Science gepubliceerd.

Poggio en haar collega’s borduurden voort op deze modellen, door gebruik te maken van een grote hoeveelheid data van de Gaia-satelliet, die beschikbaar kwam in 2018. Sinds de lancering in 2013 heeft Gaia de meest uitgebreide catalogus van het observeerbare universum ooit gemaakt.

Door de grote hoeveelheid observaties konden Poggio en haar collega’s de bewegingen van miljoenen reuzensterren meten, om zo de kinematische kenmerken van de vervorming in kaart te brengen. “We hebben de snelheid van de vervorming gemeten, door de gegevens met onze modellen te vergelijken,” zei Poggio in een toelichting van de ESA.

“Op basis van de snelheid, zou de vervorming binnen 600 tot 700 miljoen jaar een cirkel om het centrum van de Melkweg kunnen draaien,” ging ze verder. “Dat is veel sneller dan we verwacht hadden op basis van voorspellingen van andere modellen.”

Ook andere onderzoekers hebben de gegevens van Gaia uit 2018 gebruikt om de randen van het sterrenstelsel te analyseren, maar dit nieuwe onderzoek richtte zich met name op “de mogelijke mechanismen die verantwoordelijk zijn voor de vervorming van de Melkweg,” aldus het team. Mogelijke verklaringen zijn dat de axiale bewegingen van de galactische halo – de bolvormige ruimte om de Melkweg heen – en de schijf niet goed op elkaar zijn afgestemd. Een andere theorie is dat de schijf wordt aangetrokken door zwaartekracht uit satellietsterrenstelsels.

Door over een langere tijd de bewegingen van reuzensterren in kaart te brengen, liet het team van Poggio zien dat de tweede optie het meest waarschijnlijk is. “De richting en omvang van de precessie [de beweging die de draaias van roterende voorwerpen maken] wijzen erop dat de vervorming eerder wordt veroorzaakt door een doorlopende blootstelling aan een satellietsterrenstelsel dan dat het een restant is van hoe het sterrenstelsel vroeger in elkaar zat,” aldus het onderzoek.

De bevindingen sluiten aan op andere wetenschappelijke onderzoeken waarin het turbulente verleden van de Melkweg met satellietsterrenstelsels gereconstrueerd werden, waarbij botsingen plaatsvonden die tot verstoringen konden leiden.

Om te bevestigen dat de vervorming echt door satellietsterrenstelsels wordt veroorzaakt moeten meer observaties en onderzoeken worden verricht. “Desondanks wijzen onze resultaten erop dat externe krachten van satellietsterrenstelsels in ieder geval een belangrijke rol spelen in de vorming van de buitenste schijf van de Melkweg,” aldus het team.

Dit artikel verscheen oorspronkelijk op VICE US