Je hebt misschien gehoord van het restaurant aan het einde van het heelal, maar heb je ook gehoord van de bar in het midden van de Melkweg?
Bijna 80 jaar geleden hebben astronomen vastgesteld dat ons huis, de Melkweg, een groot spiraalstelsel is. Ondanks dat we vastzitten binnen en niet in staat zijn om te zien hoe de hele structuur eruit ziet - zoals we kunnen met het Pinwheel-sterrenstelsel, of onze naaste buur, het Andromeda-sterrenstelsel - hebben onderzoekers vermoed dat ons sterrenstelsel eigenlijk een 'geblokkeerd' spiraalstelsel is. Vergrendelde spiraalstelsels hebben een langgerekte stellaire structuur of staaf in het midden, die in ons geval wordt verborgen door stof en gas. Er zijn veel sterrenstelsels in het heelal die spiraalvormige spiralen zijn, en toch zijn er tal van sterrenstelsels die geen centrale balk hebben.
Hoe vormen deze centrale staven en waarom zijn ze alleen aanwezig in sommige, maar niet in alle spiraalstelsels?
Een onderzoeksteam onder leiding van Dr. R. Michael Rich (UCLA), genaamd BRAVA (Bulge Radial Velocity Assay), mat de snelheid van veel oude, rode sterren nabij het centrum van ons sterrenstelsel. Door de spectra (gecombineerd licht) van de gigantische sterren van de M-klasse te bestuderen, kon het team de snelheid van elke ster langs onze gezichtslijn berekenen. In vier jaar tijd werd het spectrum voor bijna 10.000 sterren verkregen met de CTIO Blanco-telescoop van 4 meter in de Chileense Atacama-woestijn.
Het team analyseerde de snelheden van sterren in hun studie en kon bevestigen dat de centrale uitstulping van de Melkweg een enorme balk bevat, met één uiteinde bijna recht op ons zonnestelsel gericht. Een andere ontdekking van het team is dat terwijl ons sterrenstelsel als een wiel draait, uit de BRAVA-studie bleek dat de rotatie van de centrale balk meer lijkt op die van een rol papieren handdoeken in een dispenser. De ontdekkingen van het team bieden essentiële aanwijzingen om de vorming van de centrale regio van de Melkweg te helpen verklaren.
De spectra-gegevensverzameling werd vergeleken met een computersimulatie gemaakt door Dr. Juntai Shen (Shanghai Observatory) die liet zien hoe de balk zich vormde uit een reeds bestaande schijf van sterren. De gegevens van het team passen redelijk goed bij het model, wat suggereert dat voordat de centrale balk bestond, er een enorme schijf met sterren was. De conclusie van het team staat in schril contrast met het algemeen aanvaarde model van vorming van de centrale regio van ons sterrenstelsel - een model dat de centrale regio van de Melkweg voorspelt die is gevormd uit een vroege chaotische samensmelting van gaswolken. Het 'take-away'-punt van de conclusies van het team is dat gas een rol speelde bij de vorming van het centrale gebied van ons sterrenstelsel, dat zich organiseerde in een massieve roterende schijf en vervolgens veranderde in een balk vanwege de zwaartekrachtsinteracties van de sterren.
Een ander voordeel van het onderzoek van het team is dat stellaire spectra-gegevens het team in staat zullen stellen de chemische samenstelling van de sterren te analyseren. Alle sterren bestaan voornamelijk uit waterstof en helium, maar de kleine hoeveelheden andere elementen (astronomen noemen alles voorbij helium als "metalen") geven inzicht in de omstandigheden die aanwezig zijn tijdens de formatie van een ster.
Het BRAVA-team ontdekte dat sterren die zich het dichtst bij het vlak van de Melkweg bevinden, minder "metalen" hebben dan sterren die verder van het galactische vlak verwijderd zijn. De conclusie van het team bevestigt wel standaardweergaven van stellaire vorming, maar de BRAVA-gegevens beslaan een aanzienlijk deel van de galactische uitstulping dat chemisch kan worden geanalyseerd. Als onderzoekers het metaalgehalte van sterren door de hele Melkweg in kaart brengen, ontstaat er een duidelijk beeld van de vorming en evolutie van sterren, vergelijkbaar met het in kaart brengen van CO2 concentraties in de Antarctische ijsplaat kunnen de weerspatronen uit het verleden hier op aarde onthullen.
Als je de volledige paper wilt lezen, is er een voorgedrukte versie beschikbaar op: http://arxiv.org/abs/1112.1955
Bron: persbericht van de National Optical Astronomy Observatory
