Een kijkje in de jeugd van ons sterrenstelsel

Hoe ontstaan sterrenstelsels zoals ons Melkwegstelsel? Ze groeien door samen te smelten met andere eilanden van werelden in hun buurt, waardoor hun massa en dus het aantal sterren toeneemt. Ons Melkwegstelsel, wetenschappelijk bekend als de Melkweg, was geen uitzondering toen het ongeveer 12 tot 13 miljard jaar geleden ontstond - een paar honderd miljoen jaar na de oerknal. Nu zijn Khyati Malhan en Hans-Walter Rix, twee onderzoekers van het Max Planck Instituut voor Astronomie in Heidelberg, erin geslaagd twee van de vroegste van deze fusies op te sporen. Ze hebben de sterrenpopulaties, met in totaal ongeveer zes miljoen sterren, Shiva en Shakti genoemd.

De twee wetenschappers ontdekten Shiva en Shakti door gebruik te maken van gegevens van de Europese astronomische satelliet Gaia en de Sloan Digital Sky Survey (SDss). Op het eerste gezicht is het heel verrassend dat er kort na de oerknal nog steeds sporen van samenvoegingen van sterrenstelsels te vinden zijn, omdat de stellaire populaties en de verzamelingen gas en stof die in de wereldeilanden werden meegevoerd, zich ook in het groeiende sterrenstelsel vermengden. De betrokken sterren behouden echter een aantal basiseigenschappen waardoor ze kunnen worden herkend. Ze zijn terug te voeren op de bewegingen en richtingen van de wereldeilanden die samensmolten met het Melkwegstelsel.

De sterren van de twee vroege sterrenstelsels hebben elk karakteristieke waarden voor hun impulsmoment en kinetische energie. Deze blijven zelfs bestaan als ze in het zwaartekrachtveld van ons sterrenstelsel bewegen. Met behulp van de enorme dataset van de Gaia ruimtetelescoop kunnen grotere groepen sterren worden geïdentificeerd uit de sterrencatalogus met ongeveer anderhalf miljard gegevens door middel van complexe gegevensfiltering. Ze hebben dan allemaal dezelfde ongebruikelijke waarden voor kinetische energie en impulsmoment die hen onderscheiden van de meerderheid van de sterren in ons Melkwegstelsel.

Een andere aanwijzing wordt gegeven door de chemische vingerafdruk, met name het gehalte aan elementen die zwaarder zijn dan waterstof en helium en in de astrofysica eenvoudig metalen worden genoemd. Dit gehalte wordt "metalliciteit" genoemd. Als je op zoek bent naar processen die plaatsvonden in de jeugd van ons heelal en dus ook van het Melkwegstelsel, dan moet je op zoek gaan naar heel oude sterren. Deze worden gekenmerkt door een lage metalliciteit, dat wil zeggen een laag aandeel zware elementen, en worden metaalarm genoemd. Onze zon daarentegen, die "pas" zo'n 4,5 miljard jaar geleden ontstond, is zeer metaalrijk.

Om hierachter te komen, vergeleken Malhan en Rix de sterren uit de Gaia-gegevens met de gedetailleerde spectroscopische gegevens van het SDss sky survey om hun chemische samenstelling te bepalen. Bij het analyseren van de gegevens vielen twee grotere groepen op met in totaal zes miljoen leden, elk met vergelijkbare waarden voor samenstelling, kinetische energie en impulsmoment. Eerste auteur Malhan noemde ze Shakti en Shiva. Shiva is een van de belangrijkste godheden van het hindoeïsme en Shakti is een vrouwelijke kosmische kracht die vaak wordt afgebeeld als Shiva's gemalin.

Spectrum van wetenschap

Wij zijn partners van Spektrum der Wissenschaft en willen gefundeerde informatie toegankelijker maken voor jou. Volg Spektrum der Wissenschaft als je de artikelen leuk vindt.