Aanstaande botsing met Grote Magelhaanse Wolk zorgt voor stervorming in de Melkweg

De Magelhaanse Stroom
De Magelhaanse Stroom en de positie van Price-Whelan 1. Credit: ESA/Gaia

Astronomen weten al langere tijd dat botsingen tussen sterrenstelsels een integraal onderdeel zijn van de evolutie van het heelal. Het zorgt ervoor dat sterrenstelsels groeien. Daarnaast leidt het tot nieuwe stervorming want er wordt vers gas en stof toegevoegd aan het sterrenstelsel. Astronomen voorspellen dat ons sterrenstelsel in de verre toekomst zal botsen met het Andromedastelsel. Maar voor het zover is zal ons sterrenstelsel eerst de Grote en de Kleine Magelhaanse Wolk opslokken.

Volgens nieuwe berekeningen die door onderzoekers van het Center for Computational Astrophysics (CCA) van het Flariton Instituut in New York zijn uitgevoerd zijn de eerste gevolgen van een eventuele fusie met de Magelhaanse Wolken al merkbaar. Volgens hun resultaten, die tijdens de 235ste bijeenkomst van de American Astronomical Society (AAS) werden gepresenteerd, vindt er al stervorming plaats in de buitenste delen van ons sterrenstelsel die het resultaat kan zijn van het samensmelten van deze twee dwergsterrenstelsels met het onze.

De presentatie werd op 8 januari 2020 gegeven. Tijdens die presentatie legden de onderzoekers uit hoe de gegevens van de Europese GAIA ruimtesonde het bestaan van een jonge open sterrenhoop aan het licht bracht die zich in de halo van ons sterrenstelsel bevindt. Deze open sterrenhoop werd Price-Whelan 1 genoemd maar teamleider Adrian Price-Whelan van het CCA.

VISTA fotogrageert de Grote Magelhaanse Wolk
De VISTA telescoop van de ESO heeft een opmerkelijke foto gemaakt van de Grote Magelhaanse Wolk. Dit is een satelliet sterrenstelsel van ons eigen sterrenstelsel. VISTA heeft dit sterrenstelsel en ook de Kleine Magelhaanse Wolk en hun omgeving onderzocht. Het onderzoek maakt het mogelijk dat astronomen een groot aantal sterren kunnen onderzoeken waardoor er nieuwe mogelijkheden ontstaan voor het bestuderen van de evolutie van sterren, veranderlijke sterren en de dynamica van sterrenstelsels. Credit: ESO.

Spectra die men heeft gemaakt van de sterren in de groep laat zien dat dat ze vermoedelijk zijn ontstaan uit een grote gasstroom die uit een van de armen van de Grote Magelhaanse Wolk afkomstig is. De ontdekking suggereert dat deze gasstroom die zich tussen de sterrenstelsels uitstrekt zich aanzienlijk dichter bij ons sterrenstelsel bevindt dan voorheen werd aangenomen (en daardoor ook eerder zal botsen).

Het identificeren van groepen sterren in ons sterrenstelsel is lastig omdat sterren aan de sterrenhemel bij elkaar lijken te staan maar in werkelijkheid ver van elkaar zijn verwijderd. Daarnaast lijken sterren vanaf een punt dicht bij elkaar te staan maar bewegen ze allemaal in andere richtingen. Om te bepalen of sterren daadwerkelijk bij elkaar in een groep staan vereist zeer nauwkeurige metingen van de posities van die sterren in de tijd. Astronomen noemen dit astrometrie

Het uitvoeren van zeer nauwkeurige astrometrische metingen is het doel van de Gaia-missie. Deze ruimtesonde verzamelt al sinds 2013 gegevens over de positie, afstanden en eigenbewegingen van ongeveer 1,7 miljard objecten aan de sterrenhemel. Price-Whelan en zijn collega’s gebruikten de tweede en meest recente dataset. Ze ontdekten dat erg jonge blauwe sterren in groepen voorkomen. Nadat er verschillende waren geïdentificeerd werden ze vergeleken met bestaande sterrenhopen om doublures te voorkomen.

Uiteindelijk bleef er een groep over. Dit is een relatief jonge sterrenhoop van ongeveer 117 miljoen jaar oud die zich in de verre buitenwijken van ons sterrenstelsel bevindt.

Het gaat om een kleine groep van minder dan 1000 sterren. Deze sterren bevinden zich veel verder weg dan andere bekende jonge sterren in ons sterrenstelsel. Deze jonge sterren vinden we voornamelijk in de schijf terwijl de nieuwe groep sterren zich in de halo bevindt.

De sterrenhoop bevindt zich dus in de halo van ons sterrenstelsel. Dit is het buitenste gebied van ons sterrenstelsel voorbij de spiraalarmen. Deze halo bevat de meeste massa van ons sterrenstelsel maar is veel donkerder dan de spiraalarmen waar zich de meeste sterren bevinden. In dit gebied bevindt zich ook een grote gasstroom die we als de Magelhaanse Stroom kennen. Deze gasstroom vormt de buitenste rand van de Kleine en de Grote Magelhaanse Wolk en reikt richting ons sterrenstelsel.

Anders dan de gaswolken die we in de buitenste delen van ons sterrenstelsel vinden is deze gasstroom arm aan metalen. De onderzoekers konden de metaalsamenstelling van de 27 helderste sterren van de groep bepalen en ze zagen dat hun metalliciteit overeenkwam met die van de Magelhaanse Stroom.

Uitgaande van deze bevindingen concludeerden de onderzoekers dat de groep sterren is ontstaan uit gas dat via de Magelhaanse Stroom naar ons sterrenstelsel is gekomen. Gecombineerd met de zwaartekracht van ons sterrenstelsel zorgde het passeren van de halo voor een kracht die het gas samenperste tot het punt dat het ineenstortte met als gevolg het ontstaan van nieuwe sterren. Na verloop van tijd bewogen de sterren weg van de gasstroom en voegden ze zich bij de buitenste delen van ons sterrenstelsel.

Het bestaan van deze groep sterren zou behoorlijke gevolgen kunnen hebben voor onze kennis over de evolutie van ons sterrenstelsel. Zo waren astronomen bijvoorbeeld tot nu toe niet in staat om nauwkeurig de afstand tussen de Magelhaanse Stroom en ons sterrenstelsel te bepalen. Maar met dank aan de ontdekking van deze sterrenhoop hebben Price-Whelan en zijn collega’s berekend dat de rand van de Magelhaanse Stroom 90.000 lichtjaar van ons sterrenstelsel is verwijderd.

Die 90.000 lichtjaar is ongeveer de helft van de voorheen voorspelde afstand. Daar komt bij dat de ontdekking van sterrenhopen in de buitenwijken van ons sterrenstelsel ons ook kunnen vertellen of er in het verleden al eens eerder een botsing heeft plaatsgevonden met de Magelhaanse Wolken. Dit is volgens astronomen namelijk de normale gang van zaken als sterrenstelsel samensmelten. Er vindt geen frontale botsing plaats maar ze schuiven langs elkaar heen en wisselen daarbij materie uit. Uiteindelijk zullen ze dan wel een enkel object vormen.

De bevindingen van de onderzoekers zullen er ook voor zorgen dat astronomen hun theorieën over wanneer de Grote Magelhaanse Wolk met ons sterrenstelsel fuseert, moeten aanpassen. Als de Magelhaanse Stroom veel dichterbij is dan zal die ook veel sneller door ons sterrenstelsel worden opgenomen dan de huidige modellen voorspellen. Da nieuwe gas zal ook leiden tot nieuwe sterren. Op dit moment verbruikt ons sterrenstelsel maar gas dan er bij komt. Het extra gas van de Magelhaanse Stroom zal helpen om de voorraad aan te vullen zodat ons sterrenstelsel in de toekomst ook nog steeds sterren kan produceren.

Dit onderzoek is de laatste in een serie onderzoeken die mogelijk werden gemaakt door de Gaia missie. Ze leiden tot een beter begrip over hoe ons sterrenstelsel is geëvolueerd en hoe dat in de toekomst zal zijn.

De volgende release van gegevens van de Gaia (EDR3) zal in twee delen plaatsvinden. Het eerste deel zal in het derde kwartaal van 2020 worden vrijgegeven en het tweede deel in de tweede helft van 2021. De ontdekking van Price-Whelan 1 en de daaropvolgende spectroscopische analyses van de sterren worden beschreven in artikelen die op 5 en 16 december in het tijdschrift “The Astrophysical Journal” zijn gepubliceerd.

Meer lezen: Simons Foundation

Eerste publicatie: 11 januari 2020
Bron: UniverseToday