De schijf van de Melkweg is ongeveer 10 miljard jaar oud

De gekromde en verdraaide Melkweg
Van een grote afstand gezien ziet ons sterrenstelsel eruit als een dunne schijf sterren die met een periode van enkele honderden miljoenen jaren om een centrale kern draait en waarin zich honderden miljarden sterren bevinden die zorgen voor de enorme zwaartekracht om dit geheel bij elkaar te houden. In de buitenste delen van de schijf is deze aantrekkingskracht veel zwakker. Daar bestaat het grootste deel van de buitenste schijf uit waterstofatomen die zich niet meer in een dun vlak bevinden maar er voor zorgen dat de dunne schijf de vorm van een S heeft. Credit: Xiaodian Chen.

Ons sterrenstelsel bestaat uit twee schijfachtige structuren die astronomen de dikke en de dunne schijf noemen. De dikke schijf bevat slechts ongeveer 20% van het totaal aantal sterren in ons sterrenstelsel. Gebaseerd op zijn dikte en samenstelling neemt men aan dat dit de oudste van de twee is. Met behulp van gegevens van de Kepler ruimtetelescoop van de NASA hebben astronomen berekend dat de dikke schijf ongeveer 10 miljard jaar oud is.

Eerdere gegevens over de leeftijdsverdeling van sterren in de schijf kwamen niet overeen met modellen die waren opgesteld maar niemand wist eigenlijk waar de fout lag: in de data of in de modellen. Astronomen zijn blij dat nu eindelijk opgelost te hebben.

De astronomen gebruikten een methode die asteroseismologie wordt genoemd. Dit is een methodiek om aan de hand van trillingen ontstaan door sterbevingen de interne structuur van sterren te bepalen.

De bevingen zorgen voor geluidsgolven in het binnenste van sterren die we voor zorgen dat ze vibreren. De frequentie van die trillingen zegt astronomen iets over de interne eigenschappen van de ster, waaronder ook de leeftijd. Het is een beetje als het identificeren van een viool als een Stradivarius door het luisteren naar het geluid dat de viool maakt.

Onze Melkweg met zijn twee schijven
Artist impressie van ons sterrenstelsel die de dikke en de dunne schijven toont. Credit: NASA/ JPL Caltech/R. Hurt/SSC.

Deze leeftijdsdatering zorgt er in principe voor dat de onderzoekers terug in de tijd kunnen kijken en de periode in de geschiedenis van het heelal te onderscheiden toen ons sterrenstelsel ontstond – een praktijk die bekend staat als galactische archeologie.

Nu is het niet zo dat ze echt het geluid horen die door sterbevingen wordt opgewekt. In plaats daarvan kijken hoe de interne beweging wordt weergegeven in de veranderingen van de helderheid van de ster.

Sterren zijn gewoon ronde instrumenten gevuld met gas maar hun vibraties zijn dermate klein dan er zeer zorgvuldig waargenomen moet worden. De Kepler ruimtetelescoop, die gelanceerd was om op zoek te gaan naar exoplaneten, is met de juiste extreem gevoelige instrumenten uitgerust om deze hele kleine helderheidsveranderingen waar te nemen. Die gevoeligheid is te vergelijken met een vlo die voorlangs de brandende koplamp van een auto beweegt.

De gegevens die men gebruikte waren data die de Kepler ruimtetelescoop tijdens de eerste vier jaar na zijn lancering in 2009 had verzameld. Astronomen hadden een probleem met deze dataset.

De dataset suggereerde dat er meer jongere sterren in de dikke schijf waren dan modellen voorspelden. De vraag waarmee de wetenschappers zaten: waren de modellen verkeerd of was de dataset niet in orde?

Een nieuwe spectroscopische analyse toonde aan dat de chemische samenstelling in de bestaande modellen voor de sterren in de dikke schijf niet correct was, dit beïnvloedde de voorspelling van hun leeftijd.

Hiermee rekening houdende vonden de onderzoekers dat de waargenomen asteroseismische data nu wel overeenkwamen met de voorspellingen van de modellen.

Het resultaat zorgt voor een sterke indirecte verificatie van de analytische kracht van asteroseismologie om leeftijden van sterren te schatten.

De resultaten van het onderzoek werden gepubliceerd in de “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”.

 

Artikel: Sanjib Sharma et al. 2019. The K2-HERMES Survey: age and metallicity of the thick disc. MNRAS 490 (4): 5335-5352;

 

Eerste publicatie: 8 december 2019
Bron: Sci-News