Ons sterrenstelsel opnieuw gewogen

Andromeda en ons eigen sterrenstelsel botsen
Artist impression van de botsing tussen Andromeda en ons eigen sterrenstelsel (NASA)

Dankzij een nieuwe methode hebben astronomen een veel beter idee over hoeveel massa er zich in ons sterrenstelsel bevindt. Astronomen hebben een nieuwe methode gebruikt om de massa te bepalen en die komt uit op 960 miljard zonsmassa. Eerdere schattingen varieerden tussen 700 miljard en 2 biljoen zonsmassa.

Een nieuwe draai

Als je de massa van een sterrenstelsel zoals onze Melkweg wil bepalen heb je uiteraard helemaal niks aan een keukenweegschaal. Astronomen bepalen de massa door te kijken hoe een sterrenstelsel qua zwaartekracht reageert met andere objecten die er omheen draaien. Door in kaart te brengen doe omringende satelliet sterrenstelsels en stellaire stromen bewegen kunnen astronomen de grootte van ons eigen spiraalstelsel bepalen.

Een recente studie geeft een iets andere draai aan deze beproefde methode. In plaats van te kijken naar de positie of de snelheid van omringende objecten bestudeerden de onderzoekers het impulsmoment. Volgens de onderzoekers is dit kenmerk veel stabieler.

We moeten het zien als een kunstschaatsen die een pirouette maakt. Bij het intrekken van de armen gaat de schaatser sneller draaien. Met andere woorden, de snelheid verandert maar het impulsmoment blijft gelijk tijdens de gehele pirouette.

De onderzoekers maakten gebruik van 3D modellen van negen van de in totaal 50 bekende satellietsterrenstelsels van de Melkweg en ze vergeleken hun impulsmoment met een gesimuleerd heelal dat 20.000 gaststerrenstelsels die lijken op het onze. Ze berekenden dat onze Melkweg een massa heeft van ongeveer 960 biljoen zonsmassa.

Dat betekent niet dat er bijna 1 biljoen sterren in ons sterrenstelsel voorkomen. Astronomen denken dat sterren, gas, stof en andere normale materie verantwoordelijk is voor ongeveer 15% van de massa en dat de rest bestaat uit mysterieuze donkere materie die we niet rechtstreeks kunnen waarnemen. De meeste astronomen denken dat er 100 tot 200 miljard sterren in ons sterrenstelsel voorkomen.

Kleiner dan Andromeda

De resultaten van dit onderzoek versterken het idee dat het nabije Andromedastelsel, ook bekend als M31, veel zwaarder is dan ons eigen sterrenstelsel. Dit is belangrijk om te weten want over ongeveer 4,5 miljard jaar zullen beide sterrenstelsels met elkaar in botsing komen. Op dit moment nadert het Andromedastelsel ons met een snelheid van ongeveer 110 kilometer per seconden.

Volgens de onderzoeker is dat te vergelijken met het kijken naar het groeien van een menselijk haar op de afstand tot de Maan.

Waarnemingen gedaan met de Europese GAIA-telescoop en de Large Synoptic Survey Telescope in Chili die volgens jaar de sterrenhemel gaat bestuderen, zullen helpen om de metingen die gerelateerd zijn aan de satellietstelsels te verbeteren zodat hun impulsmomenten veel nauwkeuriger bekend worden.

Onze methode stelt ons in staat om op een robuuste manier te profiteren van metingen van de snelheid van meerdere satellietstelsels tegelijkertijd om een antwoord te krijgen op de vraag wat de koude donkere materie theorie zou voorspellen voor de massa van de halo van de Melkweg.

De methode is perfect geschikt om te profiteren van de huidige snelle groei in zowel observationele gegevenssets als numerieke capaciteiten van supercomputers.

Het onderzoek werd in april gepubliceerd in het tijdschrift The Astrophysical Journal en de resultaten zijn ook afgelopen maand gepresenteerd tijdens de 232ste vergadering van de American Astronomical Society in Denver.

 

Eerste publicatie: 10 juli 2018