Ons sterrenstelsel is gekromd
Astronomen bestuderen al eeuwenlang ons sterrenstelsel om zo een beter beeld te krijgen van zijn grootte en zijn structuur. Met moderne instrumenten zijn waardevolle waarnemingen gedaan en die hebben er dan ook voor gezorgd dat astronomen een algemeen beeld hebben hoe onze Melkweg er uitziet. Maar een echt waarheidsgetrouw model is nog nooit opgesteld.
Zo heeft een recent onderzoek door een team astronomen van de National Astronomical Observatories of the Chinese Academy of Sciences (NAOC) aangetoond dat de schijf van ons sterrenstelsel niet vlak is zoals voorheen werd aangenomen. Uitgaande van hun waarnemingen lijkt het erop dat ons sterrenstelsel naar buiten toe steeds meer gekromd is.
Het onderzoek, met als titel “An intuitive 3D map of the galactic warp’s precession traced by classical Cepheids” is onlangs verschenen in het wetenschappelijke tijdschrift Nature. Het onderzoek werd geleid door Xiaodian Chen van het Key Laboratory for Optical Astronomy van het NAOC. Andere teamleden waren afkomstig van het Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics van de universiteit van Beijing en van de China West Normal University.
Sterrenstelsels zoals onze Melkweg bestaan uit een dunne schijf van sterren die met een periode van enkele honderden miljoenen jaren rond een centrale uitstulping draait. In deze uitstulping zorgen de aantrekkingskrachten van honderden miljarden sterren en donkere materie ervoor dat gas en stof van ons sterrenstelsel bij elkaar blijft. Echter, in de verre buitenste gebieden van het sterrenstelsel zijn de waterstofatomen die het grootste deel van het gas van de schijf vormen niet langer verbonden aan deze dunne schijf.
Zoals Dr. Chen het uitlegt: “Het is extreem lastig om de afstanden van de Zon tot delen van de buitenste gasschijf van ons sterrenstelsel te bepalen zonder te weten hoe die schijf er precies uitziet. Echter, onlangs is er een nieuwe catalogus van periodiek veranderlijke sterren, klassieke Cepheïden genoemd, gepubliceerd waarvan de afstand met een nauwkeurigheid van 3% tot 5% bepaald zijn.
Klassieke Cepheïden zijn een subcategorie van Cepheïde veranderlijke sterren. Dit zijn sterren die op een bepaalde manier regelmatig pulseren, zowel in diameter als in temperatuur. Dit zorgt voor veranderingen in hun helderheid die voorspelbaar zijn in termen van periode en amplitude en daardoor kunnen ze gebruikt worden voor het bepalen van afstanden in de kosmos en in sterrenstelsels.
Klassieke Cepheïden zijn een speciaal type jonge gele heldere reuzen en superreuzen met een massa van 4 tot 20 zonsmassa en een helderheid tot 100.00 * de helderheid van de Zon. Dit duidt op een korte levensduur van soms maar een paar miljoen jaar. Deze sterren pulseren met periodes die dagen tot een maand kunnen duren en dat maakt ze goed bruikbaar voor het bepalen van afstanden tot anderen sterrenstelsels.
Zoals dr. Shu Wang, coauteur van het artikel uitlegt: Een groot deel van onze Melkweg kunnen we niet zien omdat die door stof voor ons wordt verborgen en dat maakt het lastig om de afstanden tot sterren te bepalen. Gelukkig kunnen tegenwoordig waarnemingen op lange infrarode golflengtes dit probleem grotendeels omzeilen.
Voor hun onderzoek stelde het team een 3D model op van de galactische schijf die isgebaseerd op de positie van 1339 klassieke Cepheïden. Met behulp van de posities van deze sterren waren ze in staat om een stevig bewijs te leveren dat de galactische schijf van ons sterrenstelsel niet uitgelijnd is ten opzichte van het galactische centrum. In feite, van bovenaf gezien, heeft de schijf van ons sterrenstelsel de vorm van een S waarvan een zijde omhoog wijst en de andere zijde van de S omlaag wijst.
Professor Richard de Grijs van de Universiteit van Macquarie en coauteur van het artikel legt uit:
Tot onze verrassing ontdekten we in ons 3D-model dat onze klassieke Cepheïden en de gasschijf van de Melkweg elkaar volgen. Dit biedt nieuwe inzichten in het ontstaan van ons sterrenstelsel. Misschien nog belangrijker, in de buitengebieden van de Melkweg, ontdekten we dat de S-vormige stellaire schijf in een progressief steeds spiraalvormig patroon is gedraaid.
Deze bevindingen doen denken aan wat astronomen ook bij tientallen andere sterrenstelsels met gedraaide spiraalpatronen hebben waargenomen. Door hun waarnemingen te combineren met die andere waarnemingen concludeerde het onderzoeksteam dat de spiraalpatronen van onze Melkweg vermoedelijk worden veroorzaakt door de draaimomenten (torque) van de binnenste schijf.
Dit onderzoek heeft geleid tot een bijgewerkte kaart van de stellaire bewegingen in ons sterrenstelsel die inzicht bieden in de herkomst van ons sterrenstelsel maar ons ook beter het ontstaan van sterrenstelsels en de evolutie van het heelal doen begrijpen.
Bron: Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics, Nature
Eerste publicatie: 11 februari 2019
