Voor ons ziet de nachtelijke hemel er misschien uit als een willekeurige spetters van sterren, maar astronomen leren dat sterren in sommige delen van ons sterrenstelsel zijn samengeklonterd tot kenmerken die lijken op die op aarde - beken, golven, bogen en bergkammen.
Tektonische activiteit creëert het brede scala aan functies van de aarde, maar wetenschappers weten niet precies wat deze geweldige nabootsingen in de Melkweg maakt. Nu testen onderzoekers op een boosdoener, inclusief krachten die van buiten onze melkweg komen. De echte verdachte is misschien wel de Melkweg zelf.
Wetenschappers beschrijven de Melkweg als een balkvormig, spiraalvormig sterrenstelsel - in wezen in de vorm van een ei met de zonnige kant naar boven, met een pinwheelverdeling van sterren. Maar op kleinere schaal schuilt er veel meer detail in deze galactische topografie.
Sinds 2013 heeft een missie van het Europees Ruimteagentschap genaamd Gaia een telling van de Melkweg gehouden, met als doel meer dan 1 miljard sterren te catalogiseren. Met behulp van nieuwe gegevens die in april 2018 zijn vrijgegeven over de precieze metingen van de locaties en bewegingen van sterren voor nog eens 550 miljoen objecten, kunnen astronomen nu de melkweg verkennen met een nieuwe dimensie.
Hoewel deze galactische verkenningen nieuw terrein hebben blootgelegd, zoals die richels en bogen, hebben wetenschappers niet volledig kunnen uitleggen hoe sterstructuren worden gevormd. Een team onder leiding van astronomen van de Universiteit van Sydney, Australië, besloot te proberen enkele van de functies die ze in de sterren zien, in computermodellen na te bootsen.
De onderzoekers concentreerden zich op een reeks van acht bergkammen in de Melkweg die als een bergketen naast elkaar zijn opgevouwen. De Gaia-gegevens toonden aan dat de richels, die in de middelste laag van de Melkwegschijf waren samengevoegd, elk een verzameling unieke sterren hadden die hun toppen bedekten. Met behulp van gegevens van een andere missie die de samenstelling van sterren analyseert, merkten ze op dat alle sterren elementaire composities hadden die vergelijkbaar waren met die van de zon. Omdat elementaire compositie op stellaire leeftijd kan duiden, vertelde dit hen dat deze jonge sterren niet zo vaak waren verspreid als oudere sterren, wat helpt om te begrijpen hoe de richels zijn gevormd.
Theorieën over hoe dergelijke ruggen en andere kenmerken worden gemaakt, vallen in twee categorieën: intern en extern. Sommige theorieën stellen dat interne mechanismen van sterrenstelsels de sleutel zijn tot het vormen van galactische geografie. Zwaartekrachtinteracties kunnen bijvoorbeeld resonerende golven genereren die grotere klonten materie creëren uit kleinere. Als alternatief kan wrijving tussen de sterren, gassen en stof in de melkweg leiden tot het ontstaan van deze topografische kenmerken, net zoals kleding in een wasmachine verstrikt raakt terwijl ze langs elkaar bewegen tijdens het reinigingsproces. Andere theorieën suggereren dat een of ander extern kenmerk zich door de melkweg bewoog, zoals een andere kleine dwergmelkweg, en dat is wat de sterren heeft gerimpeld. (Om je deze theorie voor te stellen, stel je voor dat je met je voeten sleept terwijl je een tapijt kruist, waardoor het opklapt.)
Het team gebruikte computersimulaties van deze interne en externe processen om te zien of de verdeling van sterren onder verschillende omstandigheden opnieuw kon worden gemaakt. Ze ontdekten dat de richels beter overeenkwamen met die in geïsoleerde gebieden door een intern proces dat fasemixing wordt genoemd, waarbij groepen sterren geleidelijk mengen, zoals rum en coke die in een cocktail worden geroerd, als gevolg van het vervormen van de spiraalarmen in de tijd . Bovendien suggereerde de aanwezigheid van jonge sterren, die niet zoveel tijd hadden om zich te verspreiden als oudere sterren, in de richels ook dat een nabije kracht de bron was voor de kenmerken. In simulaties van regio's die door een passerende melkweg door de zwaartekracht waren getroffen, vertoonden de resultaten veel grotere ribbels dan die in de Melkweg.
Dus de hoogte van richels "zou een manier kunnen zijn om onderscheid te maken tussen interne en externe processen", zei Shourya Khanna, astronoom aan de Universiteit van Sydney en hoofdauteur van het nieuwe artikel.
Er zijn echter nog enkele beperkingen. De onderzoekers hebben gas nog niet gemodelleerd in hun simulatie, wat de resultaten kan beïnvloeden. Uit onderzoek is gebleken dat een nabijgelegen sterrenstelsel ooit door de Melkweg is gegaan. Het zou dit type externe interactie kunnen zijn dat de neiging heeft om sterrenstromen te creëren, terwijl de interne processen - zoals fasemixing - meer verantwoordelijk zijn voor richels, suggereert de studie. Met nog veel sterren over om te catalogiseren, kan Gaia astronomen misschien nog meer aanwijzingen geven over de krachten die de verbluffende geografie van ons sterrenstelsel vormen.
"De regio van de melkweg waar we momenteel veel informatie hebben, ligt vrij dicht bij de zon, maar de komende Gaia-releases zouden de regio moeten uitbreiden", zegt Alice Quillen, astronoom aan de Universiteit van Rochester, die niet betrokken was bij de studie.
De wetenschappers publiceerden hun bevindingen online in het voorgedrukte tijdschrift arXiv en hebben ze ingediend voor publicatie in het tijdschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
