Melkweg ooit 90 graden gekanteld: nieuw bewijs van Durham University ontrafelt mysterie van langzaam draaiende sterrenhalo

Het bewijs: een frontale botsing die een sterrenstelsel heroriënteerde

Het onderzoek wijst uit dat de traag draaiende sterrenhalo teruggaat tot een cataclysmische gebeurtenis zo'n 10 miljard jaar geleden. Toen botste een dwergstelsel, bekend als Gaia-Enceladus-Sausage (ook wel de "Gaia-Worst" genoemd), frontaal op de jonge Melkweg. De inslag was geen zachte zwaai, maar een gewelddadige, frontale klap .

Om de nasleep te begrijpen, voerde het team onder leiding van astronoom Kirill Batrakov een reeks supercomputersimulaties uit met behulp van het Auriga-project – een verzameling simulaties met hoge resolutie die de vorming van Melkweg-achtige sterrenstelsels gedurende miljarden jaren volgen .

De simulaties lieten zien dat dergelijke frontale botsingen een dramatische 'schijfkanteling' kunnen veroorzaken. De hele schijf van de Melkweg – het heldere, roterende vlak van sterren en gas dat wij vanaf de aarde als een lichtende band zien – werd met meer dan 90 graden gekanteld ten opzichte van zijn oorspronkelijke vlak. De kanteling gebeurde niet ogenblikkelijk, maar geleidelijk over miljarden jaren, terwijl de schijf langzaam omviel .

Het mysterie van de sterrenhalo opgelost

Deze oude kanteling biedt een treffende verklaring voor de opvallend trage rotatie van de sterrenhalo. Toen de massieve schijf ronddraaide en verdraaide, wreef hij tegen de veel grotere, stabiele en ruwweg bolvormige halo van donkere materie die het hele sterrenstelsel omhult. De halo van donkere materie bleef in zijn oorspronkelijke oriëntatie staan, waardoor er wrijving ontstond die impulsmoment wegtrok van de sterren in de halo .

De sterrenhalo – bestaande uit oeroude sterren die waarschijnlijk afkomstig zijn van opgeslokte satellietsterrenstelsels – heeft een 'herinnering' aan deze interactie behouden. Doordat hij verdraaid werd tegen het raamwerk van donkere materie, draait hij nu veel langzamer dan de schijf zelf, waarmee een langdurige puzzel in de galactische astronomie is opgelost .

"Het project begon als een onderzoek naar de rotatiesnelheid van de sterrenhalo," vertelde Batrakov aan ScienceAlert, waarbij hij opmerkte dat de simulaties een direct verband aantoonden tussen sterrenstelsels die grote vroege botsingen ondergingen en de stelsels die eindigden met langzaam draaiende sterrenhalo's .

Wat dit betekent voor het zonnestelsel en de baan van de zon

De implicaties voor ons eigen zonnestelsel zijn fascinerend, maar niet verontrustend. Het onderzoek suggereert dat de zon – en het hele zonnestelsel – oorspronkelijk in een ander baanvlak door het sterrenstelsel bewoog. De kanteling was zo ingrijpend dat hij de banen van de meeste sterren in het sterrenstelsel herstelde .

Er is echter geen reden tot zorg. De botsing en de daaropvolgende heroriëntatie vonden ruwweg 5 tot 6 miljard jaar vóór het ontstaan van de zon en de aarde plaats. De gebeurtenis heeft het zonnestelsel dus niet gedestabiliseerd, omdat ze lang voordat ons eigen stelsel bestond plaatsvond. De bevindingen betekenen simpelweg dat de huidige baan van de zon rond het galactische centrum niet dezelfde baan is die hij gevolgd zou hebben als de kanteling nooit had plaatsgevonden .

Een nieuwe manier om donkere materie te onderzoeken

Wellicht de belangrijkste implicatie van dit werk is wat het onthult over donkere materie. Terwijl de zichtbare sterrenschijf dramatisch kantelde, bleef de veel massievere halo van donkere materie rond de Melkweg in zijn oorspronkelijke oriëntatie staan. De hele heroriëntatie van het zichtbare sterrenstelsel vond plaats binnen dit stabiele, onzichtbare raamwerk .

De trage rotatie van de sterrenhalo wordt gezien als een directe handtekening van het gravitationele koppel dat de schijf uitoefende op de halo van donkere materie. Dit biedt astronomen een nieuwe methode om de vorm, stabiliteit en verdeling van donkere materie te bestuderen – een substantie die geen licht uitstraalt, absorbeert of reflecteert en alleen via zijn gravitationele invloed bestudeerd kan worden .

Deze ontdekking sluit aan bij ander recent onderzoek dat de gekantelde sterrenhalo van de Melkweg beschouwt als een manier om de geometrie van de halo van donkere materie te onderzoeken . Door precies te meten hoe de sterrenhalo 'gekanteld' en vertraagd is, kunnen astronomen eigenschappen van de donkere-materieverdeling afleiden die anders onzichtbaar zouden blijven .

Het grotere plaatje

Dit nieuwe onderzoek voegt zich bij een groeiend aantal bewijzen dat de 13,6 miljard jaar lange geschiedenis van de Melkweg veel turbulenter is geweest dan hij er vandaag de dag uitziet vanaf ons serene uitkijkpunt in een van zijn spiraalarmen. De botsing met Gaia-Enceladus-Sausage, waarvan al bekend was dat die sterren en puin heeft bijgedragen aan de galactische bult en de binnenste halo, blijkt nu een bepalende, sterrenstelsel-veranderende gebeurtenis te zijn geweest .

Kortom: het werk van het team uit Durham presenteert de meest overtuigende verklaring tot nu toe voor waarom de gigantische halo van oude sterren van de Melkweg zo langzaam ronddraait. De boosdoener was geen langzaam, geleidelijk proces, maar een gewelddadige, transformerende gebeurtenis in de vroege adolescentie van het sterrenstelsel: een kosmische botsing die het gezicht van ons galactische thuis voor altijd veranderde.