Nieuwe data Gaia telescoop toont fusies van de Melkweg

Sterrenkundigen van de RUG hebben in de halo van de Melkweg sporen gevonden van oude samensmeltingen. Vijf groepjes sterren lijkt afkomstig van de fusie met kleine sterrenstelsels, terwijl een grote ‘klodder’ van enkele honderden sterren afkomstig lijkt van een grotere fusie. Deze resultaten zijn op 12 juni gepubliceerd in The Astrophysical Journal Letters.

Het onderzoek is gebaseerd op de tweede dataset van de Gaia ruimtetelescoop die eind mei is vrijgegeven. Deze dataset bevat nauwkeurige informatie over de positie en de beweging van miljoenen sterren, hoofdzakelijk in de Melkweg. Promovendus Helmer Koppelman maakt deel uit van de onderzoeksgroep van Amina Helmi, die al in een zeer vroeg stadium bij de Gaia-missie betrokken was. Hij begon de nieuwe gegevens direct te analyseren en plaatste acht dagen later al een artikel op een preprint server, dat nu officieel gepubliceerd is.

Halo

‘Ons doel is uit te zoeken hoe de Melkweg zich heeft ontwikkeld’, vertelt Koppelman. Het idee is dat grote sterrenstelsels ontstaan door de fusie van kleinere stelsels. ‘Een belangrijke vraag is of dat gebeurt door de samensmelting van een heleboel kleintjes, of een paar fusies van grote stelsels.’ Hij richtte zich voor zijn analyse op de halo van de Melkweg, de bolvormige wolk sterren die zich rond de centrale schijf bevindt. Want de meeste sterren in de halo zijn, zo is de gedachte, afkomstig van fusies.

‘We hebben gegevens gebruikt van sterren die op minder dan drieduizend lichtjaar van onze zon staan, omdat de nauwkeurigheid van Gaia het grootst is voor nabije sterren’, legt Koppelman uit. De volgende stap was het verwijderen van sterren uit de schijf van de Melkweg. ‘Die sterren kun je gemakkelijk herkennen omdat ze rond het centrum van de schijf bewegen.’ Uiteindelijk bleven er zo’n zesduizend halo-sterren over voor de analyse.

Klodder

Door de baan van deze sterren te berekenen kon Koppelman sterren vinden met een gemeenschappelijke oorsprong. ‘We ontdekten vijf kleine clusters die volgens ons de restanten van vijf fusies zijn.’ Maar toen bleek dat een groot deel van de overige sterren eveneens een gemeenschappelijke oorsprong heeft. ‘Die sterren vormen een enorme ‘klodder’ die tegen de richting van de centrale schijf van de Melkweg in draait. Dit wijst erop dat die sterren komen uit de samensmelting met een ander, zeer groot sterrenstelsel. We denken zelfs dat die fusie de vorm van de centrale schijf van de Melkweg heeft veranderd.’ Koppelman en zijn collega’s werken nu aan een meer gedetailleerd onderzoek van deze megafusie. ‘Maar op dit moment kan ik al zeggen dat onze Melkweg is gevormd door ten minste één grote fusie en een aantal kleinere.’

Helmi-stroom

Koppelman heeft ook nog gezocht naar sterren die horen bij de zogeheten Helmi-stroom. Deze groep sterren is vernoemd naar zijn promotor Amina Helmi, die in 1999 aantoonde dat ze het restant vormen van een stelsel dat gefuseerd is met de Melkweg. ‘Er waren tot nu toe minder dan twintig sterren bekend die bij de Helmi-stroom horen. Gaia heeft daar meer dan honderd nieuwe sterren aan toegevoegd.’ Verder onderzoek moet uitwijzen uit wat voor soort stelsel deze sterren precies komen. ‘En we gaan ook kijken naar sterren die verder weg staan dan drieduizend lichtjaar, om meer sterren te vinden die horen bij de verschillende groepen sterren die we nu hebben geïdentificeerd. Samen met simulaties van de evolutie van sterrenstelsels gaat dat ons zeker fascinerende nieuwe inzichten geven in het ontstaan van onze Melkweg.’

Referentie: Helmer H. Koppelman, Amina Helmi, Jovan Veljanoski: One large blob and many streams frosting the nearby stellar halo in Gaia DR2. APJ Letters, 12 juni 2018, DOI: 10.3847/2041/aac882