Begrijpen hoe het universum is ontstaan, is een van de grotere uitdagingen om astrofysicus te zijn. Gezien de enorme omvang van het waarneembare heelal (46,6 miljard lichtjaar) en de verbluffende leeftijd (13,8 miljard jaar), is dit geen gemakkelijke taak. Desalniettemin hebben astrofysici door voortdurende observaties, berekeningen en computersimulaties veel geleerd over hoe sterrenstelsels en grotere structuren in de loop van de tijd zijn veranderd.
Zo heeft een recent onderzoek door een team van de Universiteit van Kentucky (VK) eerder aangehaalde ideeën over hoe onze melkweg is geëvolueerd tot wat we vandaag zien, ter discussie gesteld. Op basis van waarnemingen van de stellaire schijf van de Melkweg, waarvan eerder werd gedacht dat deze glad was, vond het team tekenen van asymmetrische rimpels. Dit geeft aan dat ons sterrenstelsel in het verleden mogelijk is gevormd door oude inslagen.
De studie, getiteld "Milky Way Tomography with K and M Dwarf Stars: The Vertical Structure of the Galactic Disk", verscheen onlangs in de The Astrophysical Journal. Onder leiding van Deborah Ferguson, afgestudeerd in 2016 in het VK, bestond het team uit professor Susan Gardner - van het UK College of Arts and Sciences - en Brian Yanny, een astrofysicus van het Fermilab Center for Particle Astrophysics (FCPA).
Deze studie is voortgekomen uit het senior proefschrift van Ferguson, dat onder toezicht stond van prof. Gardner. Destijds probeerde Ferguson voort te bouwen op eerder onderzoek van Gardner en Yanny, dat ook probeerde de aanwezigheid van rimpelingen in de stellaire schijf van ons sterrenstelsel te begrijpen. In het belang van deze nieuwe studie vertrouwde het team op gegevens verkregen door de Sloan Digital Sky Survey's (SDSS) 2,5 m telescoop, gelegen aan het Apache Point Observatory in New Mexico.
Hierdoor kon het team de ruimtelijke verdeling van 3,6 miljoen sterren in de Melkweg onderzoeken, waaruit ze de aanwezigheid van asymmetrische rimpels bevestigden. Deze zouden volgens hen kunnen worden geïnterpreteerd als een bewijs van de oude gevolgen van de Melkweg - met andere woorden, dat deze rimpelingen het gevolg waren van het feit dat onze melkweg in het verleden in contact kwam met andere sterrenstelsels.
Dit kan een fusie zijn tussen de Melkweg en het Boogschutter-dwergstelsel ongeveer 0,85 miljard jaar geleden, evenals de huidige fusie van ons sterrenstelsel met het Canis Major-dwergstelsel. Zoals Prof. Gardner uitlegde in een recent persbericht in het VK:
"Deze effecten zouden de‘ architecten ’zijn geweest van de centrale balk en spiraalarmen van de Melkweg. Net zoals de rimpelingen op het oppervlak van een glad meer het passeren van een verre speedboot suggereren, zoeken we naar afwijkingen van de symmetrieën die we in de verdelingen van de sterren zouden verwachten om bewijs te vinden van oude inslagen. We hebben uitgebreid bewijs gevonden voor het doorbreken van al deze symmetrieën en bouwen zo de zaak op voor de rol van oude invloeden bij het vormen van de structuur van onze Melkweg. ”
Zoals eerder opgemerkt, gaf het eerdere werk van Gardner ook aan dat er wat betreft de noord / zuid-symmetrie van sterren in de Melkwegschijf een verticale 'rimpel' was. Met andere woorden, het aantal sterren dat boven of onder de stellaire schijf lag, zou van de ene bemonstering naar de andere toenemen naarmate ze verder zouden kijken vanuit het centrum van de galactische schijf. Maar dankzij de meest recente gegevens die door de SDSS zijn verkregen, had het team een veel grotere steekproef om hun conclusies op te baseren.
En uiteindelijk bevestigden deze bevindingen de waarnemingen van Ferguson en Lally, en leverden ze ook bewijs op van een asymmetrie in het vlak van de galactische schijf. Zoals Ferguson uitlegde:
“Doordat we toegang hadden tot miljoenen sterren van de SDSS, konden we de galactische structuur op een geheel nieuwe manier bestuderen door de lucht op te splitsen in kleinere gebieden zonder verlies van statistieken. Het was ongelooflijk om te zien hoe dit project evolueerde en de resultaten naar voren kwamen toen we de stellaire dichtheden uitzetten en intrigerende patronen over de hele voetafdruk zagen. Naarmate er meer onderzoeken op dit gebied worden gedaan, ben ik verheugd om te zien wat we kunnen leren over de structuur van ons sterrenstelsel en de krachten die hebben geholpen om het te vormen. ”
Begrijpen hoe onze melkweg evolueerde en welke rol de oude impact speelde, is essentieel om de geschiedenis en evolutie van het universum als geheel te begrijpen. En naast ons te helpen onze huidige kosmologische modellen te bevestigen (of bij te werken), kunnen studies zoals deze ons ook veel vertellen over wat ons melkwegstelsel over miljarden jaren te wachten staat.
Al tientallen jaren zijn astronomen van mening dat de Melkweg over ongeveer 4 miljard jaar in botsing zal komen met Andromeda. Deze gebeurtenis zal waarschijnlijk enorme gevolgen hebben, wat zal leiden tot het samengaan van de superzware zwarte gaten van beide sterrenstelsels, stellaire botsingen en het uitstoten van sterren. Hoewel het twijfelachtig is of de mensheid aanwezig zal zijn voor dit evenement, zou het toch de moeite waard zijn om te weten hoe dit proces ons sterrenstelsel en het lokale universum zal vormen.
