Onze Melkweg is een behoorlijk uitgestrekte en dichtbevolkte ruimte. Alles bij elkaar tellen de sterren tussen de 100 en 400 miljard, en sommige schattingen zeggen dat het wel 1 biljoen kan zijn. Maar waar kwamen al deze sterren vandaan? Het blijkt dat de Melkweg niet alleen veel van zijn eigen sterrenstelsels heeft gevormd, maar ook met andere sterrenstelsels is samengegaan, maar dat hij sommige van zijn sterren ook uit andere sterrenstelsels heeft gestolen.
Dat is het argument van twee astronomen van het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Volgens hun studie, die is geaccepteerd voor publicatie in de The Astrophysical Journal, beweren ze dat ongeveer de helft van de sterren die aan de uiterste buitenrand van de Melkweg cirkelen, feitelijk is gestolen uit het nabijgelegen dwergstelsel van de Boogschutter.
Eens werd gedacht dat het Sagittarius Dwarf Elliptical Galaxy het dichtst bij ons eigen sterrenstelsel was (een positie die nu wordt ingenomen door het Canis Major dwergstelsel). Als een van de vele tientallen dwergstelsels die de Melkweg omringen, heeft het in het verleden verschillende keren rond ons sterrenstelsel gedraaid. Bij elke baan die voorbijgaat, wordt het onderworpen aan de sterke zwaartekracht van ons sterrenstelsel, waardoor het uit elkaar wordt getrokken.
De langetermijneffecten hiervan kunnen worden gezien door naar de verste sterren in ons sterrenstelsel te kijken, die bestaan uit de elf sterren die zich op een afstand van ongeveer 300.000 lichtjaar van de aarde bevinden (ver voorbij de spiraalvormige schijf van de Melkweg). Volgens de studie van Marion Dierickx, een afgestudeerde student aan de afdeling Astronomie van Harvard University, werd de helft van deze sterren in het verleden genomen uit het Boogschutter-dwergstelsel.
Professor Avi Loeb, Frank B. Baird, Jr. Professor of Science aan Harvard en Marion Dierickx PhD-adviseur, waren co-auteur van de studie met de titel: "Voorspelde uitbreiding van de Boogschutterstroom naar de Melkweg Viriale Straal". Zoals hij via e-mail aan Space Magazine vertelde:
“We zien bewijs voor sterrenstromen die verbonden zijn met de kern van de melkweg, wat erop wijst dat deze dwergmelkweg meerdere keren rond het centrum van de Melkweg is gepasseerd en door het getijdenzwaartekrachtveld van de Melkweg is uiteengereten. We zijn allemaal bekend met het getij in de oceaan dat wordt veroorzaakt door de zwaartekracht van de maan, maar als de maan een veel massiever object zou zijn, zou het de oceanen van de aarde hebben verwijderd en zouden we een dampstroom zien wegstrekken van de aarde."
Omwille van hun studie hebben Dierickx en Loeb computermodellen gebruikt om de bewegingen van de Boogschutter-dwerg in de afgelopen 8 miljard jaar te simuleren. Deze simulaties reproduceerden de sterrenstromen die zich uitstrekten van het Boogschutter-dwergstelsel tot het centrum van ons sterrenstelsel. Ze varieerden ook de snelheid en de invalshoek van Boogschutter om te zien of de resulterende uitwisselingen overeenkomen met de huidige waarnemingen.
"We hebben geprobeerd de afstands- en snelheidsgegevens voor de kern van het Sagitarrius-sterrenstelsel te matchen, en vergeleken vervolgens de resulterende voorspelling voor de positie en snelheid van de sterrenstromen", zei Loeb. "De resultaten waren zeer bemoedigend voor een aantal specifieke beginvoorwaarden met betrekking tot het begin van de reis van het sterrenstelsel Boogschutter toen het universum ongeveer de helft van zijn huidige leeftijd was."
Wat ze ontdekten was dat de Boogschutter-dwerg in de loop van de tijd ongeveer een derde van zijn sterren en negen tiende van zijn donkere materie verloor aan de Melkweg. Het eindresultaat hiervan was de creatie van drie verschillende sterrenstromen die een miljoen lichtjaar bereiken van het galactische centrum tot de uiterste rand van de halo van de Melkweg. Interessant genoeg is een van deze streams voorspeld door simulaties uitgevoerd door projecten zoals de Sloan Digital Survey.
De simulaties toonden ook aan dat vijf sterren van Boogschutter geen deel meer zouden uitmaken van de Melkweg. Bovendien vielen de posities en snelheden van deze sterren samen met vijf van de verste sterren in ons sterrenstelsel. De andere zes lijken niet van de Boogschutter-dwerg te zijn en kunnen het gevolg zijn van gravitatie-interacties met een ander dwergstelsel in het verleden.
"De dynamiek van sterren in de uitgestrekte armen die we voorspellen (de grootste galactische structuur aan de hemel die ooit is voorspeld) kan worden gebruikt om de massa en structuur van de Melkweg te meten," zei Loeb. 'De buitenste envelop van de Melkweg is nooit rechtstreeks onderzocht, omdat er geen andere stroom bekend was die zich zo ver uitstrekte.'
Gezien de manier waarop de simulaties overeenkomen met de huidige waarnemingen, is Dierickx ervan overtuigd dat er meer Boogschutter-dwerg-indringers zijn, die erop wachten om gevonden te worden. Zo kunnen toekomstige instrumenten, zoals de Large Synoptic Survey Telescope (LSST), die naar verwachting in 2022 met volledige metingen zal beginnen, mogelijk de twee resterende sterrenstromen detecteren die door de meting waren voorspeld.
Gezien de tijdschalen en de afstanden die ermee gemoeid zijn, is het nogal moeilijk om ons sterrenstelsel (en bij uitbreiding het heelal) te onderzoeken om precies te zien hoe het zich in de loop van de tijd heeft ontwikkeld. Het is echter bewezen dat het koppelen van observatiegegevens aan computermodellen onze beste theorieën over hoe de dingen zijn ontstaan, test. In de toekomst zullen we dankzij verbeterde instrumenten en meer gedetailleerde onderzoeken misschien wel zeker weten!
Bekijk ook zeker deze animatie van de computersimulatie, die de effecten op de zwaartekracht van de Melkweg op de sterren en donkere materie van het Boogschutter-dwergstelsel laat zien.
