De vorming van ons huis melkweg De Melkweg ontstond 12 miljard jaar geleden. Sindsdien heeft het een reeks fusies met andere sterrenstelsels ondergaan en is het in massa en omvang gegroeid. De overblijfselen van bouwstenen (dwz sterrenstelsels die in het verleden met de Miky Way zijn samengesmolten) kunnen worden geïdentificeerd aan de hand van hun ongebruikelijke waarden voor energie, impulsmoment en lage metalliciteit. De twee vroegste bouwstenen van ons huis melkweg zijn onlangs geïdentificeerd met behulp van de Gaia-dataset en zijn Shiva en Shakti genoemd naar hindoegoden. Gaia ruimte telescoop die is gewijd aan de studie van ons eigen sterrenstelsel, heeft een revolutie teweeggebracht in de studie van de Melkweg. Gaia Enceladus/Worststroom, de Pontusstroom en het ‘arme oude hart’ van de Melkweg werden eerder geïdentificeerd met behulp van de Gaia-dataset. De geschiedenis van de Melkweg staat vol met fusies. Hubble Tussenruimte Telescoopbeelden suggereren dat ons thuisstelsel over zes miljard jaar zal samensmelten met het naburige Andromedastelsel.
Sterrenstelsels en andere grote structuren gevormd in de universum ongeveer 500 miljoen jaar na de oerknal.
De vorming van ons huis melkweg De Melkweg begon ongeveer 12 miljard jaar geleden. Sindsdien heeft het een reeks fusies met andere sterrenstelsels ondergaan die hebben bijgedragen aan de groei in massa en omvang. De geschiedenis van de Melkweg is in wezen de geschiedenis van de fusie van andere sterrenstelsels met ons thuisstelsel.
De basiseigenschappen van de sterren zoals energie en impulsmoment zijn direct gekoppeld aan de snelheid en richting van de melkweg van oorsprong en worden gedeeld tussen de sterren van hetzelfde sterrenstelsel. Wanneer sterrenstelsels samensmelten, blijven energie en impulsmoment in de loop van de tijd behouden. Dit dient als een belangrijk instrument bij het identificeren van een fusierest. Een grote groep sterren met vergelijkbare ongebruikelijke waarden van energie en impulsmoment zijn waarschijnlijk een fusie-overblijfsel van een sterrenstelsel. Ook hebben de oudere sterren een lage metalliciteit, dat wil zeggen dat sterren die eerder zijn ontstaan een laag metaalgehalte hebben. Op basis van deze twee criteria is het mogelijk om de fusiegeschiedenis van de Melkweg te traceren, maar dit zou niet mogelijk zijn geweest zonder de Gaia-datasets.
Gaia, gelanceerd door ESA op 19 december 2013 ruimte telescoop is gewijd aan de studie van de Melkweg, inclusief de oorsprong, structuur en evolutionaire geschiedenis ervan. Geparkeerd in Lissajous baan rond L2 Lagrangepunt (op ongeveer 1.5 miljoen km van de aarde in de richting tegenover de zon). JWST en Euclides-ruimtevaartuigen voert de Gaia-sonde een enorme sterrentelling uit over ongeveer 1.5 miljard sterren in de Melkweg, waarbij hun bewegingen, helderheid, temperatuur en compositie worden vastgelegd en een nauwkeurige 3D-kaart van het huis wordt gemaakt melkweg. Daarom wordt Gaia ook wel miljardsterrenmeter genoemd. De door Gaia gegenereerde datasets hebben een revolutie teweeggebracht in de studie van de geschiedenis van de Melkweg.
In 2021 hoorden astronomen met behulp van Gaia-datasets van een grote fusie en identificeerden ze de Gaia Enceladus/Sausage-stroom, het overblijfsel van Gaia-Sausage-Enceladus (GSE). melkweg dat tussen 8 en 11 miljard jaar geleden samensmolt met de Melkweg. Vervolgens werden het jaar daarop de Pontusstroom en het ‘arme oude hart’ van de Melkweg geïdentificeerd. De Pontus-stroom is het overblijfsel van de Pontus-fusie, terwijl 'het arme oude hart' dat wel is ster groep die ontstond tijdens de eerste fusies die de proto-Melkweg creëerden en die nog steeds in het centrale gebied van de Melkweg verblijven.
Nu melden astronomen de ontdekking van twee stromen van sterren die zich tussen 12 en 13 miljard jaar geleden vormde en samensmolt met een vroege versie van onze Melkweg, rond de tijd dat sterrenstelsels zich in de vroege jaren Universum. Hiervoor combineerden de onderzoekers Gaia-gegevens met gedetailleerde stellaire spectra van de Sloan Digital Sky Survey (DR17) en observeerde dat sterren dicht bij twee specifieke combinaties van energie en impulsmoment aanwezig waren voor een bepaald bereik van sterren met een laag metaalgehalte. De twee groepen hadden een impulsmoment dat vergelijkbaar was met de sterren die deel hadden uitgemaakt van afzonderlijke sterrenstelsels die samensmolten met de Melkweg. Misschien wel de vroegste bouwstenen van de Melkweg, hebben de onderzoekers ze Shiva en Shakti genoemd, naar de hindoegoden. Het is mogelijk dat de nieuw ontdekte sterrengroepen als eersten samensmolten met het ‘arme oude hart’ van onze Melkweg en het verhaal naar een grote melkweg begon. Toekomstige studies moeten bevestigen of Shiva en Shakti inderdaad deel uitmaken van de prehistorie van de Melkweg.
Wat zal er in de toekomst met ons thuisstelsel gebeuren?
De evolutionaire geschiedenis van de Melkweg staat vol met fusies. Hubble Tussenruimte Telescoopbeelden suggereren dat over zes miljard jaar ons eigen sterrenstelsel zal samensmelten met het naburige Andromeda-stelsel, gelegen op 2.5 miljoen lichtjaar afstand, waardoor een nieuw sterrenstelsel zal ontstaan. Andromeda zal over ongeveer 250,000 miljard jaar met een snelheid van 4 kilometer per uur in botsing komen met de Melkweg. De botsing tussen de twee sterrenstelsels zal 2 miljard jaar duren, waardoor een gecombineerd elliptisch sterrenstelsel ontstaat.
Het zonnestelsel en de aarde zullen overleven, maar zullen nieuwe coördinaten krijgen ruimte.
***
Referenties:
- Naidu RP, c.s. 2021. Reconstructie van de laatste grote fusie van de Melkweg met de H3 Survey. The Astrophysical Journal, jaargang 923, nummer 1. DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/ac2d2d
- Malhan K., c.s. 2022. De mondiale dynamische atlas van de fusies van de Melkweg: beperkingen van op Gaia EDR3 gebaseerde banen van bolvormige sterrenhopen, sterrenstromen en satellietstelsels. Gepubliceerd op 17 februari 2022. The Astrophysical Journal, jaargang 926, nummer 2. DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/ac4d2a
- Malhan K., en Rix H.-W., 2024. 'Shiva en Shakti: vermoedelijke proto-galactische fragmenten in de binnenste Melkweg. Het astrofysische tijdschrift. Gepubliceerd op 21 maart 2024. DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/ad1885
- Max Planck Instituut voor Astronomie (MPIA). Nieuws – Onderzoekers identificeren twee van de vroegste bouwstenen van de Melkweg. Verkrijgbaar bij https://www.mpia.de/news/science/2024-05-shakti-shiva?c=5313826
- Schiavi R. et al 2021. Toekomstige fusie van de Melkweg met het Andromedastelsel en het lot van hun superzware zwarte gaten. Preprint bij arXiv. DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2102.10938
***
