Ruimte

Melkweg buigt af aan de randen, bevestigt nieuwe 3D-kaart

Als we ons eigen sterrenstelsel van buitenaf zouden kunnen bekijken, zouden we geen platte schijf zien, maar meer een soort gepocheerd ei dat van een schuimspaan glijdt.maandag 5 augustus 2019

Door Nadia Drake
De Melkweg boven een bergmeer in Californië. Vanaf ons gezichtspunt in een van de spiraalarmen van het sterrenstelsel, kunnen we het dicht opeengepakte binnenste deel van de schijf als een band met sterren waarnemen. Het is echter veel lastiger voor ons om te bepalen wat de vorm is van het sterrenstelsel in zijn totaliteit.

De met sterren bezaaide schijf van de Melkweg is niet zo plat als een pannenkoek, maar is enigszins gebogen, volgens een nieuwe, driedimensionale kaart van ons eigen sterrenstelsel. De spiraalarmen rond de verdikking bij de kern van ons sterrenstelsel lijken, als je ze van de zijkant zou kunnen bekijken, op een langspeelplaat die is kromgetrokken in een S-vorm, of op een gepocheerd ei dat van een schuimspaan glijdt.

“De afbuiging aan de randen van de Melkweg is zo groot dat die duidelijk zichtbaar zou zijn als we ons sterrenstelsel van de zijkant zouden kunnen bekijken,” vertelt Dorota Skowron van de Poolse Uniwersytet Warszawski, die hierover met haar team onlangs een artikel publiceerde in het vakblad Science.

Stars 101_NL
Stars 101_NL
Ontelbare sterren staan 's nachts aan de hemel. Ontdek hoe deze hemellichamen ontstaan, hoe ze worden geklassificeerd naar helderheid en temperatuur en wat er gebeurt als ze sterven.

De nieuwe kaart, die werd gemaakt met behulp van duizenden ritmisch pulserende sterren, is een van de meest gedetailleerde weergaven van ons eigen sterrenstelsel tot nu toe en vormt een ondersteuning voor eerder onderzoek waarin ook werd gesteld dat de Melkweg enigszins gebogen is. Tegelijkertijd ontdekten Skowron en haar collega's ook bewijzen voor nieuwe uitbarstingen van stervorming in ons deel van het sterrenstelsel.

“We kunnen met onze eigen ogen en binnen ons eigen sterrenstelsel waarnemen dat stervorming geen constant proces is, maar dat er sprake is van uitbarstingen,” vertelt ze.

Buiging van de sterren

De Melkweg, die gemeten van rand tot rand een doorsnede heeft van zo'n 120.000 lichtjaar, is een zogeheten spiraalvormig sterrenstelsel. Vanuit de kern waaieren vier lange armen uit. Onze eigen zon bevindt zich in een van de kleinere armen op zo'n 26.000 lichtjaar van het middelpunt.

De schijf van sterren en gas van de Melkweg is voor het grootste deel dun en plat ten opzichte van het middelpunt. Maar bezien vanuit het middelpunt begint het sterrenstelsel ongeveer ter hoogte van onze zon af te buigen. Aan de ene kant loopt de schijf een beetje krom naar boven, en aan de andere kant naar beneden.

In de buurt van de randen wordt het echt rommelig: de schijf waaiert daar uit, de dikte loopt op van zo'n 500 lichtjaar tot meer dan 3000 lichtjaar, en de kromming wordt steeds groter, met sterren die zich tot wel 5000 lichtjaar boven of onder de schijf van het sterrenstelsel bevinden.

“We vermoeden dat de kromming is veroorzaakt door interacties met ons omringende sterrenstelsels,” vertelt Skowron, die ook opmerkt dat zich rond de Melkweg een zwerm dwergsterrenstelsels bevindt. “Andere hypothesen zijn dat er interacties waren met intergalactisch gas of donkere materie”. Met dat laatste doelt ze op het onzichtbare spul waarvan wordt gedacht dat het 85% van alle materie in het universum uitmaakt.

Op zich is een gebogen spiraalvormig sterrenstelsel niets bijzonders. Astronomen hebben al verschillende kromme sterrenstelsels waargenomen tussen de stelsels die we van de zijkant kunnen bekijken. Sterker nog, onze naaste buur, een enorm spiraalstelsel met de naam Andromeda heeft net zulke fraaie welvingen. Omdat we ons echter binnen in de Melkweg bevinden, is het veel lastiger om de structuur van ons eigen sterrenstelsel in zijn totaliteit te bekijken.

Heldere ingeving

Skowron en haar collega's maakten een kaart van de Melkweg in drie dimensies met behulp van 2.431 veranderlijke sterren, klassieke Cepheïden.

Cepheïden zijn soms tot wel duizenden keren helderder dan onze zon. Hun licht pulseert, het neemt toe en af in een ritme dat verband houdt met hun intrinsieke helderheid. Door de pulsen te meten, kunnen astronomen exact bepalen hoe helder deze sterren zouden moeten zijn. Vervolgens kunnen ze die kennis gebruiken om precieze afstanden te bepalen. Dit verband werd in 1912 voor het eerst aangetoond door Henrietta Swann Leavitt, een astronoom aan het Amerikaanse Harvard College.

Jarenlang bestudeerden Skowron en haar collega's het pulseren van deze grote, jonge sterren. Ze keken ook naar de sterren in de uiterste buitenranden van ons sterrenstelsel. Voor hun waarnemingen maakten ze gebruik van het OGLE-instrument (Optical Gravitational Lensing Experiment) op een telescoop in Chili, en verschillende andere telescopen. Toen Skowron en haar team vervolgens de precieze afstanden tussen de 2.431 sterren ‘uittekenden’, bleek de 3D-kaart van ons sterrenstelsel fascinerend te golven.

“De structuren zijn correct in kaart gebracht, de afstanden kloppen,” reageert Annie Robin van het Franse Observatoire de Besançon, die soortgelijke kaarten heeft gemaakt met behulp van gegevens over de verdeling en beweging van gas in de schijf van ons sterrenstelsel.

“Deze resultaten komen duidelijk overeen met die van de ‘gaskaart’,” stelt ze.

Sterrenuitbarstingen

Skowron en haar collega's troffen ook groepen cepheïden aan die (op een kosmische schaal) pas onlangs waren ontstaan. Het team ontdekte drie verschillende groepen van sterren, met leeftijden tussen de 20 miljoen tot 260 miljoen jaar, die dicht bij elkaar lagen, verspreid over verschillende spiraalarmen van de Melkweg.

Ter vergelijking, de oudste bekende sterren in de Melkweg hebben een eerbiedwaardige leeftijd van 10 tot 13 miljard jaar.

Gekleurde stipjes staan voor oudere (rood) en jongere (blauw) sterren in de Melkweg die horen bij drie groepen van sterren die in relatief recente uitbarstingen lijken te zijn ontstaan.

De oorzaak van deze recente uitbarstingen van sterrenvorming in ons sterrenstelsel, waarin nu nog maar enkele nieuwe sterren per jaar ontstaan, is nog onduidelijk. Volgens Robin kunnen zich traag voortbewegende regionen met een grotere dichtheid het gas en het stof in interstellaire wolken samenpersen, waardoor stervorming ontstaat. Skowron oppert dat een recente interactie met een passerend dwergsterrenstelsel mogelijk de oorzaak zou kunnen zijn.

“We moeten niet vergeten dat Cepheïden [als groep] relatief jong zijn,” stelt Skowron. “Dat betekent dat we deze sterren alleen kunnen gebruiken om de relatief recente geschiedenis van de Melkweg te bestuderen. Er is dus nog een hoop te ontdekken over de vroege geschiedenis van ons sterrenstelsel.”

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

LEES VERDER

Gevonden: oudste sterren in onze Melkweg

Gevonden: oudste sterren in onze Melkweg

"Ze zijn zo oud als de oudste sterren van het universum," zeggen astronomen.
Melkweg slokte naburig sterrenstelsel op

Melkweg slokte naburig sterrenstelsel op

Zo’n 10 miljard jaar geleden verorberde ons eigen melkwegstelsel een naburig dwergstelsel– en het heeft alweer een volgend slachtoffer in het vizier.