De grootte van sterrenstelsels bepaalt hoe ze draaien

Kosmische filamenten in het heelal
Deze simulatie toont een deel van het heelal op zijn grootste schaal. Een web van kosmische filamenten vormt een rooster van materie die grote leemtes omsluit. Credit: Tiamat simulatie, Greg Poole

 

Astronomen hebben ontdekt dat de richting waarin een sterrenstelsel draait afhankelijk is van zijn massa.

Een team van astronomen heeft 1418 sterrenstelsels geanalyseerd en ze ontdekten dat de kleinere sterrenstelsels in een andere richting draaien als de grotere sterrenstelsels. De draaiing is gemeten ten opzichte van het meest nabije kosmische filament, de grootste structuren in het heelal, tot het sterrenstelsel.

Filamenten zijn enorme draadvormige structuren die uit enorm veel materie bestaan. Sterrenstelsels, gas en donkere materie zijn allemaal terug te vinden in deze filamenten. Ze kunnen tot 500 miljoen lichtjaar lang zijn maar toch slechts 20 miljoen lichtjaar breed. Op hun grootste schaal verdelen filamenten het heelal in gravitationeel verbonden raster afgewisseld met enorme “leemtes” die gevuld zijn met donkere materie.

De ruggengraat van deze kosmische filamenten is te vergelijken met de snelweg waarlangs galactische migratie plaatsvindt. Hier ontmoeten sterrenstelsels elkaar en vinden er botsingen plaats.

De filamenten zorgen ervoor dat het heelal een beetje lijkt op een honingraat.

Astronomen hebben de SAMI (Sydney-AAO Multi-object Integral-field spectrograph) gekoppeld aan de Anglo-Australian Telescope (AAT) gebruikt om data te verzamelen. Het team onderzoekers uit Australië, de V.S, Frankrijk en Korea bestudeerde ieder sterrenstelsel en bepaalde de rotatie ten opzichte van het meest nabije filament.

Ze ontdekten dat de kleinere sterrenstelsels de neiging hadden om in een directe lijn met de filamenten te draaien terwijl de grotere sterrenstelsels haaks op de filamenten draaiden. De uitlijning verandert van de eerste naar de tweede als de sterrenstelsels, die door de zwaartekracht naar de ruggengraat van een filament worden getrokken, botsen en met andere sterrenstelsels versmelten en op die manier zwaarder worden.

Ze ontdekten dat kleinere exemplaren de neiging hadden om in directe lijn met de draden te draaien, terwijl grotere modellen haaks op de draden draaiden. De uitlijning verandert van de eerste naar de tweede als melkwegstelsels, die door de zwaartekracht naar de wervelkolom van een gloeidraad worden getrokken, botsen en versmelten met andere, waardoor de massa toeneemt.

Je kan het vergelijken met rolschaatsen. Stel dat je achter een vriend aanzit en die inhaalt. Je pakt de hand van je vriend vast terwijl je nog steeds sneller beweegt. Jullie allebei beginnen nu te draaien om een verticale as – een draai die loodrecht op je horizontale weg staat.

Maar als een kleine kat, een veel lichter stuk materie, achter je vriend aanloopt en op je vriend springt dan zal die vriend waarschijnlijk niet gaan draaien. Er zijn veel meer katten nodig om de draaiing van je vriend te veranderen.

Volgens de onderzoekers leveren de resultaten van het onderzoek veel meer inzichten op over de structuur van het heelal.

Alle sterrenstelsels draaien en deze draaiing is fundamenteel in het ontstaan van sterrenstelsels. Zo zijn de meeste sterrenstelsel draaiende platte schijven, zoals ons eigen sterrenstelsel. Het nieuwe resultaat kan helpen bij het begrijpen hoe de draaiing van sterrenstelsels in de loop van de tijd zich ontwikkeld.

Volgend jaar zal er een nieuw instrument, Hector genaamd, beschikbaar komen aan de Anglo-Australian Telescope. Dit instrument is een belangrijke aanvulling in het onderzoek in dit gebied.

Hector zal onderzoeken kunnen uitvoeren die vijfmaal groter zijn dan met het SAMI-instrument mogelijk zijn. Hiermee zal men tot in detail de rotatie van sterrenstelsels kunnen bestuderen en zo ook de natuurkunde erachter beter leren begrijpen.

De draaiing van ons eigen sterrenstelsel is overigens goed uitgelijnd ten opzichte van het meest nabije kosmische filament. Ons sterrenstelsel behoort tot een klasse van tussenliggende sterrenstelsels die over het algemeen, geen voorkeur hebben tot een parallelle of een loodrechte rotatie ten opzichte van hun kosmische filament.

Het is alsof je zegt dat een groep mensen geen voorkeur heeft voor thee of koffie maar individuen kunnen nog steeds de voorkeur geven aan thee of koffie maar over het algemeen is er geen voorkeur voor thee of koffie.

Het onderzoek is gepubliceerd in de “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”.

Artikel: C Welker et al. The SAMI Galaxy Survey: First detection of a transition in spin orientation with respect to cosmic filaments in the stellar kinematics of galaxies., Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2019).

Eerste publicatie: 19 november 2019
Bron: SciNews




%d bloggers liken dit: