Enkele van de twinkelende sterren die hier op aarde aan de nachthemel zijn te zien, zijn overblijfselen uit het vroegste begin van ons sterrenstelsel, de Melkweg, zo hebben astronomen ontdekt. Ze werden binnen enkele miljarden jaren na de Big Bang gevormd en bevolkten een steeds verder aangroeiende cluster van sterren die zich in de loop der tijd zou rangschikken tot het spiraalstelsel waarin we nu leven.

“Ze zijn zo oud als de oudste sterren van het universum,” zegt Carme Gallart van het Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), die de bevindingen gisteren presenteerde in het vakblad Nature Astronomy. In het onderzoek hebben astronomen voor het eerst nauwkeurig bepaald hoe oud deze vroege sterren zijn: maar liefst tien tot dertien miljard jaar.

“Het identificeren van de oudste populatie sterren die in de Melkweg ontstond, is zeer interessant omdat het ons een venster in het verleden van ons sterrenstelsel biedt,” zegt Chris Hayes van de University of Virginia, die niet bij het nieuwe onderzoek was betrokken.

We wisten dat deze vroegste populaties sterren bestonden, maar nu ze eenmaal zijn geïdentificeerd, blijken ze een krachtig instrument te zijn voor het reconstrueren van de geschiedenis van de Melkweg.”

Die geschiedenis is vastgelegd in de ouderdom, samenstelling en positie van deze oersterren, waardoor ze een beetje als archeologische artefacten fungeren. Tijdens het analyseren van de sterren vond het team bijvoorbeeld aanwijzingen voor een reusachtige aanvaring tussen de Melkweg en een ander sterrenstelsel.

Zo’n tien miljard jaar geleden botste de nog jonge Melkweg op een kleiner stelsel genaamd Gaia-Enceladus. Tegenwoordig is het verspreide glinsterende restant van die verdwenen cluster nog te herkennen in een aparte groep van blauwe sterren.

Galactische archeologie

Gallart en haar team deden hun ontdekkingen met behulp van gegevens die vooral door de Gaia-satelliet van de ESA zijn verzameld. Vanaf zijn post in de ruimte bestudeert Gaia een miljard van de dichtstbijzijnde en helderste sterren, waarbij zeer gedetailleerde informatie over hun bewegingen en locaties wordt vergaard.

Dankzij de nauwkeurige afstanden van zo’n half miljoen naburige sterren – op een afstand van minder dan zo’n 6500 lichtjaar van de aarde – die door Gaia werden gemeten, konden Gallart en haar team precies bepalen hoe helder deze sterren zijn en in welke kleur ze hun licht uitstralen. Daaruit konden ze weer de ouderdom van de sterren afleiden, waarna zich in de vloed aan gegevens enkele opmerkelijke patronen begonnen af te tekenen.

Eenvoudig gezegd zag het team aanwijzingen voor twee aparte populaties sterren van dezelfde leeftijd, namelijk rond de tien miljard jaar oud. De ene groep bestaat uit rodere sterren, terwijl de andere blauwere sterren bevat. Beide groepen zijn te vinden in de halo rond de Melkweg, een bolvormige regio die het hele sterrenstelsel omsluit.

“De halo omringt ons helemaal,” zegt Gallart. “Stel je maar een pizza binnen een ballon voor. De pizza zou dan de schijf van de Melkweg zijn, terwijl de lucht en het stof binnenin de ballon de halo zou voorstellen.”

Hoe deze oeroude sterren op deze plek terecht zijn gekomen, is een verhaal dat zich in de loop van miljarden jaren heeft ontvouwd.

Groeipijnen

De oudere, rodere sterren begonnen zich in de eerste miljard jaar van het bestaan van het universum te vormen uit gas, stof en metalen die door een nóg oudere oergroep van sterren de kosmos in werden geblazen toen die aan het einde van hun leven explodeerden. De nieuwe sterren bleven in de buurt van elkaar rondhangen en vormden de primitieve Melkweg.

Zo’n drie miljard jaar lang werden in die proto-Melkweg gestaag meer zonnen geproduceerd uit de aanwezige stofwolken, die zich door hun eigen zwaartekracht concentreerden en uiteindelijk nucleaire reacties op gang brachten. Maar zo’n tien miljard jaar geleden botste de opgroeiende Melkweg op een kleiner buurstelsel, dat misschien maar dertig procent van het aantal sterren in de Melkweg telde. Het dwergstelsel werd opgeslokt door zijn grotere rivaal.

Tegenwoordig is het verdwenen stelsel nog te herkennen in de blauwe sterren die verspreid in de halo van de Melkweg rondzweven. Maar deze oude sterren hebben een opvallende chemische vingerafdruk, waaruit astronomen kunnen opmaken dat ze in een andere regio van het heelal en uit andere hoeveelheden metalen zijn ontstaan.

De blauwe sterren bewegen ook anders, wat voor Amina Helmi van de Rijksuniversiteit Groningen en haar collega’s vorig jaar aanleiding was om een soortgelijke hypothese over de fusie van de beide stelsels op te stellen en het nu verdwenen stelsel de naam Gaia-Enceladus te geven.

Metamorfose

Volgens Nitya Kallivayalil, een astronome van de University of Virginia die de wisselwerking tussen de Melkweg en andere sterrenclusters bestudeert, levert het werk van het team belangrijke onafhankelijke aanwijzingen op voor die fusie met Gaia-Enceladus, een aanvaring die de vorm van ons sterrenstelsel voor altijd heeft veranderd.

Bij de fusie werden de oude rode sterren uit de galactische schijf geslingerd en kwamen in de halo terecht, waar ze tot op de dag van vandaag rondzweven; we kunnen sommige van deze bejaarde sterren zelfs met een amateur-telescoop vanuit ons achtertuintje op aarde zien. Door de botsing werden ook gaswolken samengedreven en aan het gefuseerde stelsel toegevoegd, waardoor er tijdelijk een veel hoger tempo van sterformatie in de galactische schijf ontstond.

Of dit de eerste grote aanvaring in het lange leven van de Melkweg was, is nog onduidelijk, maar deze gebeurtenis was in elk geval kolossaal.

“Het moet de grootste fusie in de geschiedenis van de Melkweg zijn geweest – en als ze niet de eerste was, dan was ze een van de eerste,” zegt Gallart. “We konden ons daar een duidelijk beeld van vormen, omdat we nu de leeftijd van al deze gebeurtenissen kennen en ze kunnen rangschikken.”

Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com