Net als veel andere spiraalstelsels in het heelal, bestaat de Melkweg uit twee schijfachtige structuren: de dunne schijf en de dikke schijf. De dikke schijf, die de dunne schijf omhult, bevat ongeveer 20% van de sterren van de Melkweg en wordt verondersteld de oudste van het paar te zijn op basis van de samenstelling van de sterren (die een grotere metalliciteit hebben) en zijn gezwollen karakter.
In een recente studie gebruikte een team van 38 wetenschappers onder leiding van onderzoekers van het Australische ARC Centre of Excellence for All Sky Astrophysics in Three Dimensions (ASTRO-3D) gegevens van de inmiddels gepensioneerde Kepler missie om sterbevingen in de Melkweg te meten. Hieruit hebben ze de officiële schattingen herzien over de leeftijd van de dikke schijf van de Melkweg, die volgens hen ongeveer 10 miljard jaar oud is.
De studie die hun bevindingen beschrijft - getiteld "The K2-HERMES Survey: age and metallicity of the thick disc" - verscheen onlangs in de Maandelijkse aankondigingen van de Royal Astronomical Society. Het onderzoeksteam werd geleid door Dr. Sanjib Sharma van het Sydney Institute for Astronomy en het ARC Centre of Excellence for All Sky Astrophysics in Three Dimensions (ASTRO-3D) en bestond uit leden van meerdere universiteiten en onderzoeksinstituten.
Om de leeftijd van de dikke schijf te bepalen, gebruikten Dr. Sharma en zijn team een methode die bekend staat als asteroseismologie. Dit bestaat uit het meten van de oscillaties van een ster veroorzaakt door aardbevingen, waarbij de korsten van sterren plotselinge verschuivingen ondergaan die vergelijkbaar zijn met aardbevingen. Dit proces stelt onderzoekers in staat om "galactische archeologie" uit te voeren, waarbij ze in staat zijn terug te kijken in de tijd naar de vorming van de Melkweg (meer dan 13 miljard jaar geleden).
Zoals Dennis Stello - een universitair hoofddocent aan de Universiteit van New South Wales en een co-auteur van de studie - uitlegde, stelde dit hen in staat om de interne structuren van een ster te bepalen:
'De aardbevingen genereren geluidsgolven in de sterren waardoor ze rinkelen of trillen. De geproduceerde frequenties vertellen ons dingen over de interne eigenschappen van de sterren, inclusief hun leeftijd. Het lijkt een beetje op het identificeren van een viool als een Stradivarius door te luisteren naar het geluid dat het maakt. "
Het is belangrijk op te merken dat de astronomen niet in staat zijn om de werkelijke “geluiden” gegenereerd door sterren te detecteren. In plaats daarvan, bewegingen binnen het interieur van een ster worden gemeten op basis van veranderingen in de helderheid van een ster. Eerder hadden astronomen opgemerkt dat waarnemingen van de Kepler missie kwam niet overeen met modellen van de structuur van de Melkweg - die voorspelden dat de dikke schijf meer sterren met een lage massa zou bevatten.
Tot nu toe was het onduidelijk of deze discrepantie te wijten was aan onnauwkeurigheden in de galactische modellen of aan een probleem in de selectiecriteria van de sterren. Gebruikmakend van nieuwe gegevens van de K2 missie, Sharma en zijn collega's vonden dat het was de eerste. Eerdere galactische modellen gingen er in feite van uit dat de dikke schijf werd bevolkt door sterren met een lage massa en een lage metalliciteit.
Echter, met behulp van de K2 missiegegevens om een nieuwe spectroscopische analyse uit te voeren, bepaalden Dr. Sharma en zijn team dat de chemische samenstelling die in bestaande modellen was verwerkt, onjuist was, wat leidde tot onnauwkeurige schattingen van hun leeftijd. Door hiermee rekening te houden, konden Dr. Sharma en zijn team asteroseismische gegevens afstemmen op wat galactische modellen voorspelden. Zoals Dr. Sharma uitlegde:
"Deze bevinding maakt een mysterie duidelijk ... Eerdere gegevens over de leeftijdsverdeling van sterren op de schijf waren niet in overeenstemming met de modellen die waren gebouwd om het te beschrijven, maar niemand wist waar de fout lag - in de gegevens of de modellen. Nu zijn we er vrij zeker van dat we het hebben gevonden. "
Sinds de opening in 2009 werd gelanceerd, de gegevens die zijn verzameld door de Kepler missie suggereerde dat er veel meer jongere sterren op de dikke schijf waren dan voorspelde modellen. Hoewel het niet in de eerste plaats bedoeld om het gedrag astroarchaeology, haar vermogen om te meten veranderingen in de helderheid van een ster (ogenschijnlijk als gevolg van planetaire transits) zijn goed geschikt voor het meten van sterbevingen.
“Sterren zijn slechts bolvormige instrumenten vol gas, maar de trillingen zijn klein, dus we moeten heel zorgvuldig kijken,” zei Sharma. “De prachtige helderheidsmetingen door Kepler waren daar ideaal voor. De telescoop was zo gevoelig dat hij het dimmen van een koplamp van een auto had kunnen detecteren terwijl er een vlo overheen liep. '
Deze bevindingen tonen aan dat zelfs nadat twee van de reactiewielen in 2013 faalden, Kepler kon nog steeds waardevolle observaties uitvoeren als onderdeel van zijn K2 campagne. De resultaten van deze studie zijn ook een sterke indicatie van de analytische kracht van asteroseismologie en het vermogen ervan om de leeftijd van sterren te schatten. Er worden meer onthullingen verwacht, aangezien wetenschappers doorgaan met het overgieten van gegevens die door de missie zijn verkregen voordat deze in november 2018 werd stopgezet.
De analyse van deze gegevens zullen worden gecombineerd met nieuwe informatie die door NASA's Doorreis Exoplanet Survey Satellite (TESS) - Kepler‘S spirituele opvolger, die pas zeven maanden daarvoor de ruimte in ging Kepler gepensioneerd. Deze informatie zal de leeftijdsschattingen voor nog meer sterren op de schijf verder verbeteren en astronomen helpen meer te leren over de vorming en evolutie van de Melkweg.
