De Magelhaanse wolken zijn verbonden door een snoer van sterren

Dorado - LMC
De Grote Magelhaanse Wolk in het sterrenbeeld Dorado

Astronomen hebben eindelijk iets waargenomen wat al lang was voorspeld maar nog nooit was waargenomen: een snoer van sterren dat de twee Magelhaanse Wolken met elkaar verbindt. Met deze ontdekking kan een mysterie rond de Magelhaanse Wolken worden ontrafelt. De ontdekking is gedaan met de Europese ruimtetelescoop GAIA.

De Grote en de Kleine Magelhaanse Wolken zijn dwergsterrenstelsels die zich als satellieten bij ons eigen sterrenstelsel bevinden. Een team van astronomen van de universiteit van Cambridge richtte zich op deze wolken en op één soort oude ster in het bijzonder: RR Lyrae-sterren. RR Lyrae-sterren zijn pulserende sterren die al sinds het ontstaan van de wolken hierin voorkomen. Vanwege hun grote oppervlak zijn de Magelhaanse Wolken lastig te bestuderen maar met de GAIA-telescoop in de ruimte was dat geen probleem.

De Magelhaanse Wolken zijn voor astronomen een beetje een mysterie. Astronomen willen graag weten of de conventionele theorie over het ontstaan van sterrenstelsels ook op de Wolken van toepassing is. Om dit te weten moesten ze eerst weten wanneer de Wolken ons sterrenstelsel zijn genaderd en welke massa ze destijds hadden. Het team van de Universiteit van Cambridge heeft enkele van deze vraagstukken opgelost.

Het team gebruikte de GAIA-telescoop om te zoeken naar RR Lyrae-sterren die hun zouden kunnen helpen om de uitgestrektheid van de wolken te bepalen. Ze ontdekten een halo rond de Grote Magelhaanse Wolk die niet erg helder is en die zich ongeveer 20 graden van de Wolk uitstrekte. Als de Grote Magelhaanse ook tot op deze afstand sterren aan zich kan binden dat betekent dit dat er veel meer massa aanwezig moet zijn dan eerder werd aangenomen. In feite zou de Grote Magelhaanse Wolk dan ongeveer 10% van de massa van ons sterrenstelsel hebben.

Hiermee is er een antwoord op de vraag over de massa maar om de Grote en de Kleine Magelhaanse Wolken echt te kunnen begrijpen willen te weten sinds wanneer de beide Wolken ons sterrenstelsel begeleiden. Maar het volgen van de baan van een satelliet sterrenstelsel is onmogelijk. Ze bewegen dermate langzaam dat hun positie in een mensenleven nauwelijks veranderd waardoor we hun baan eigenlijk niet kunnen waarnemen.

Maar astronomen vonden wel een ander belangrijk ding: de vaak voorspelde maar nooit waargenomen stroom van sterren of de brug van sterren die zich uitstrekt tussen de beide Wolken.

Een brug van sterren ontstaat als een satelliet sterrenstelsel de aantrekking door een ander sterrenstelsel merkt. In dit geval zorgt de aantrekkingskracht van de grote Magelhaanse Wolk er voor dat sterren de Kleine Magelhaanse Wolk verlaten en naar de Grote Magelhaanse Wolk worden getrokken. De sterren worden niet allemaal tegelijkertijd aangetrokken maar één voor één waardoor er een snoer of een brug van sterren tussen de twee Wolken ontstaat. Na verloop van tijd ontstaat er een helder spoor van sterren.

Astronomen denken dat het snoer van sterren uit twee componenten bestaat: sterren die door de grote Magelhaanse Wolk zijn gestript van de Kleine Magelhaanse Wolk en sterren die door ons sterrenstelsel van de Grote Magelhaanse Wolk zijn gestript. Het snoer van RR Lyrae sterren helpt astronomen om de interacties tussen deze drie stelsels te begrijpen.

Ongeveer 200 miljoen jaar geleden vond voor het laatst interactie plaats tussen de Wolken. In die periode werd de ene Wolk van dichtbij gepasseerd door de andere Wolk. Deze interactie leidde tot niet één maar twee snoeren: één snoer van sterren en één snoer van gas. Door het verschil tussen het stofsnoer en het sterrensnoer te meten hopen astronomen de dichtheid van de corona van gas die ons sterrenstelsel omringd te kunnen bepalen.

Het tweede mysterie dat astronomen met behulp van de GAIA hopen op te lossen is de dichtheid van de galactische corona van ons sterrenstelsel.

De galactische corona bestaat uit geïoniseerd gas dat een erg lage dichtheid heeft. Hierdoor is het erg lastig te bestuderen. Maar astronomen hebben de halo intensief onderzocht omdat ze denken dat de corona een groot deel van de ontbrekende baryonische materie bevat. We hebben allemaal wel eens van de donkere materie gehoord, dit is de materie die verantwoordelijk is voor meer dan 95% van de materie in het heelal. Donkere materie is iets anders dan de gewone materie die we kennen als de sterren, planeten en onszelf.

De andere 5% is baryonische materie, het zijn de gewone atomen die we allemaal hebben geleerd. Maar we kunnen slechts ongeveer de helft van die 5% baryonische materie waarvan we denken dat die moet bestaan, waarnemen. De rest wordt de ontbrekende baryonische materie genoemd en astronomen denken dat die mogelijk in de galactische corona is te vinden maar ze zijn nog steeds niet in staat geweest die te bepalen.

Het kennen van de dichtheid van de galactische corona levert kennis op over de Magelhaanse Wolken en hun geschiedenis. De snoeren van gas en sterren die tussen de Grote en de Kleine Magelhaanse Wolk zijn ontstaan hadden vroeger dezelfde snelheid maar bij het naderen van de corona van ons sterrenstelsel oefende die een kracht uit op de sterren en het gas. Omdat de sterren klein en compact zijn ten opzichte van het gas reisden die zonder snelheidsverandering door de corona heen.

Maar het gas gedroeg zich anders. Het gas betond voornamelijk uit neutraal waterstof en was erg diffuus en door de ontmoeting met de corona van ons sterrenstelsel werd de snelheid behoorlijk verlaagd. Dit zorgde voor een verschil tussen de twee snoeren.

Het team vergeleek de huidige locaties van de snoeren van sterren en gas. Door rekening te houden met de dichtheid van het gas en ook hoelang de beide Magelhaanse Wolken zich in de corona van ons sterrenstelsel bevinden konden ze de dichtheid van de corona zelf berekenen. Toen ze dit deden bleek dat de ontbrekende baryonische materie zich in de corona bevond. Of althans een groot deel. Dus wat is het resultaat dan van al dit werk?

Het lijkt erop dat zowel de Grote Magelhaanse Wolk als de Kleine Magelhaanse Wolk onze conventionele theorieën over het ontstaan van sterrenstelsels bevestigen.

Eerste publicatie: 24 februari 2017
Bron: UniverseToday

Meer: De Magelhaanse Wolken, het sterrenbeeld Dorado – Goudvis, het sterrenbeeld Tucana – Toekan