Artist ‘ s impression van de fusie tussen het gaia-Enceladus melkwegstelsel en onze Melkweg, die plaatsvond tijdens de vroege vorming van ons melkwegstelsel, 10 miljard jaar geleden.ESA ‘ s Gaia-missie heeft een belangrijke doorbraak gemaakt in het ontrafelen van de geschiedenis van de vorming van de Melkweg.
in plaats van zich alleen te vormen, fuseerde ons sterrenstelsel met een ander groot sterrenstelsel vroeg in zijn leven, ongeveer 10 miljard jaar geleden. Het bewijs is verspreid over de hemel om ons heen, maar het heeft Gaia en zijn buitengewone precisie nodig om ons te laten zien wat zich al die tijd in het volle zicht verborgen heeft gehouden.
Gaia meet de positie, beweging en helderheid van sterren tot een ongekend nauwkeurig niveau.
aan de hand van de eerste 22 maanden van waarnemingen heeft een team van astronomen onder leiding van Amina Helmi, Rijksuniversiteit Groningen, zeven miljoen sterren onderzocht – die waarvoor de volledige 3D – posities en-snelheden beschikbaar zijn-en vond dat ongeveer 30.000 van hen deel uitmaakten van een ‘oneven verzameling’ die zich door de Melkweg bewoog. De waargenomen sterren in het bijzonder passeren momenteel onze zonnewijk.
computersimulatie van de fusie tussen een melkwegstelsel zoals de jonge melkweg, waarvan de sterren in cyaan zijn weergegeven, en een kleiner melkwegstelsel, dat in rood is aangegeven.Volgens een studie gebaseerd op de tweede data release van ESA ‘ s Gaia missie, schatten astronomen dat een belangrijke samensmelting gebeurtenis zoals die getoond in deze animatie heeft plaatsgevonden tijdens de vroege vorming van de Melkweg, tien miljard jaar geleden. Zo ‘ n fusie heeft geleid tot twee belangrijke onderdelen van onze Melkweg, de halo en de dikke schijf.Sterren die behoren tot het geaccumuleerde sterrenstelsel, dat Gaia-Enceladus heet, worden afgewisseld met de sterren van de Melkweg en kunnen over de hele hemel worden gezien, maar konden alleen worden onthuld dankzij Gaia ‘ s buitengewone precisie.De simulatie in deze animatie wordt beschreven in papers door Á. Villalobos en A. Helmi gepubliceerd in 2008 en 2009.Meer informatie: Galactische spoken: Gaia onthult een belangrijke gebeurtenis in de vorming van de Melkweg. Met dank aan: Koppelman, Villalobos & Helmi, Kapteyn astronomisch Instituut, Rijksuniversiteit Groningen
we zijn zo diep ingebed in deze collectie dat de sterren ons bijna volledig omringen, en dus over het grootste deel van de hemel te zien zijn.
hoewel ze afgewisseld worden met andere sterren, vielen de sterren in de collectie op in de Gaia-gegevens omdat ze allemaal langs langgerekte banen bewegen in de tegenovergestelde richting van de meerderheid van de andere honderd miljard sterren van het Melkwegstelsel, inclusief de zon.
ze vielen ook op in het zogenaamde Hertzprung-Russell diagram-dat wordt gebruikt om de kleur en helderheid van sterren te vergelijken – wat aangeeft dat ze tot een duidelijk verschillende stellaire populatie behoren.Het grote aantal vreemd bewegende sterren intrigeerde Amina en haar collega ‘ s, die vermoedden dat ze iets te maken hadden met de vorming van de Melkweg en begonnen te werken om hun oorsprong te begrijpen.In het verleden gebruikten Amina en haar onderzoeksgroep computersimulaties om te bestuderen wat er gebeurt met sterren als twee grote sterrenstelsels samensmelten. Toen ze die vergeleek met de Gaia-gegevens, kwamen de gesimuleerde resultaten overeen met de waarnemingen.”The collection of stars we found with Gaia has all the properties of what you would expect from the debris of a galactic merger,” zegt Amina, hoofdauteur van het artikel dat vandaag in Nature is gepubliceerd.
Artist ‘ s impression of debris of the Gaia-Enceladus galaxy. Gaia-Enceladus fuseerde met ons melkwegstelsel tijdens zijn vroege vormingsstadia, 10 miljard jaar geleden, en zijn puin kan nu overal in het Melkwegstelsel worden gevonden. De posities en bewegingen van de sterren (weergegeven met gele pijlen) zijn bedoeld om die van sterren die oorspronkelijk behoren tot Gaia-Enceladus weer te geven. Ze zijn ontleend aan een bestaande computersimulatie van een fusie met soortgelijke kenmerken als die ontdekt door Gaia.
met andere woorden, de verzameling is wat ze verwachtten van sterren die ooit deel uitmaakten van een ander melkwegstelsel en door de Melkweg werden geconsumeerd. De sterren vormen nu het grootste deel van de binnenste halo van ons melkwegstelsel – een diffuse component van oude sterren die in vroege tijden zijn geboren en nu het grootste deel van de Melkweg omringen, bekend als de centrale uitstulping en schijf.
de Galactische schijf zelf bestaat uit twee delen. Er is de dunne schijf, die is een paar honderd lichtjaren diep en bevat het patroon van spiraalarmen gemaakt door heldere sterren. En dan is er de dikke schijf, die een paar duizend lichtjaren diep is. Het bevat ongeveer 10-20 procent van de sterren van het Melkwegstelsel, maar de oorsprong ervan is moeilijk te bepalen.
volgens de simulaties van het team kan het geaccumuleerde sterrenstelsel ook de sterren van de Melkweg hebben verstoord om de dikke schijf te vormen.
” we werden pas zeker van onze interpretatie nadat we de Gaia-gegevens aanvulden met aanvullende informatie over de chemische samenstelling van sterren, geleverd door de APOGEE survey op de grond”, zegt Carine Babusiaux, Université Grenoble Alpes, Frankrijk, en tweede auteur van het artikel.
sterren die in verschillende sterrenstelsels worden gevormd, hebben unieke chemische samenstellingen die overeenkomen met de omstandigheden van het thuisstelsel. Als deze sterverzameling inderdaad de overblijfselen was van een sterrenstelsel dat met het onze samensmelde, dan zouden de sterren daar een afdruk van moeten laten zien in hun samenstelling. En dat deden ze.
de astronomen noemden dit sterrenstelsel Gaia-Enceladus naar een van de reuzen in de oude Griekse mythologie, die het nageslacht was van Gaia, de aarde, en Uranus, de hemel.Volgens de legende werd Enceladus begraven onder de Etna, op Sicilië, en verantwoordelijk voor lokale aardbevingen. Op dezelfde manier waren de sterren van Gaia-Enceladus diep begraven in de gegevens van Gaia, en ze hebben de Melkweg geschud, wat heeft geleid tot de vorming van zijn dikke schijf,” legt Amina uit.
hoewel er geen echt bewijs meer nodig was, vond het team ook honderden veranderlijke sterren en 13 bolhopen in de Melkweg die dezelfde trajecten volgen als de sterren van Gaia-Enceladus, wat aangeeft dat ze oorspronkelijk deel uitmaakten van dat systeem.Bolhopen zijn groepen van maximaal miljoenen sterren die door hun onderlinge zwaartekracht bij elkaar worden gehouden en rond het centrum van een melkwegstelsel draaien. Het feit dat zoveel clusters verbonden konden worden met Gaia-Enceladus is een andere aanwijzing dat dit ooit een groot sterrenstelsel op zich moet zijn geweest, met een eigen entourage van bolvormige clusters.Uit verdere analyse bleek dat dit sterrenstelsel ongeveer zo groot was als één van de Magelhaense Wolken – twee satellietstelsels die ongeveer tien keer kleiner zijn dan de huidige grootte van de Melkweg.Tien miljard jaar geleden echter, toen de fusie met Gaia-Enceladus plaatsvond, was de Melkweg zelf veel kleiner, dus de verhouding tussen de twee was meer Vier op één. Het was dus duidelijk een grote klap voor ons melkwegstelsel.Anatomie van de Melkweg
een artist ’s impression van ons melkwegstelsel, een ruwweg 13 miljard jaar oud’ balkspiraalstelsel ‘ met enkele honderden miljard sterren. Links ziet men de spiraalstructuur van de Galactische schijf, waar zich de meeste sterren bevinden, afgewisseld met een diffuus mengsel van gas en kosmisch stof. De schijf meet ongeveer 100.000 lichtjaar in doorsnede, en de zon zit ongeveer halverwege tussen het centrum en de omtrek. Aan de rechterkant, een rand-on view onthult de afgeplatte vorm van de schijf. Waarnemingen wijzen op een onderbouw: een dunne schijf van ongeveer 700 lichtjaar hoog, ingebed in een dikke schijf van ongeveer 3000 lichtjaar hoog en bevolkt met oudere sterren. De zichtrand toont ook de Galactische bobbel, gelegen in het centrale gedeelte van de Melkweg en met ongeveer 10 miljard sterren, die voornamelijk Oud en rood zijn. De bobbel, ook zichtbaar in het gezicht-op zicht aan de linkerkant, heeft een totale langwerpige vorm die lijkt op die van een pindavormige staaf, met een halve lengte van ongeveer 10.000 lichtjaar, waardoor de Melkweg een versperd spiraalstelsel is. Achter de schijf en de bobbel bevindt zich de sterkhalo, een ruwweg bolvormige structuur met een straal van ongeveer 100.000 lichtjaar, met geïsoleerde sterren en veel bolvormige sterrenhopen-grote, compacte conglomeraties van enkele van de oudste sterren in het Melkwegstelsel. Op grotere schaal is de Melkweg ingebed in een nog grotere halo van onzichtbare donkere materie.
“het is heel spannend om te zien dat we nu de vormingsgeschiedenis van de Melkweg beginnen te ontrafelen”, zegt Anthony Brown, Universiteit Leiden, die coauteur is van de paper en tevens voorzitter is van het Gaia Data Processing and Analysis Consortium Executive.Sinds de allereerste discussies over de bouw van Gaia 25 jaar geleden, was een van de belangrijkste doelstellingen van de missie het onderzoeken van de verschillende sterrenstromen in de Melkweg, en het reconstrueren van de vroege geschiedenis. Dat visioen werpt zijn vruchten af.”Gaia werd gebouwd om dergelijke vragen te beantwoorden”, zegt Amina. “We kunnen nu zeggen dat dit is de manier waarop de Melkweg gevormd in die vroege tijdperken. Het is fantastisch. Het is gewoon zo mooi en je voelt je zo groot en zo klein tegelijkertijd.”
” door het lezen van de bewegingen van sterren verspreid over de hemel, zijn we nu in staat om de geschiedenis van de Melkweg terug te spoelen en een belangrijke mijlpaal in zijn vorming te ontdekken, en dit is mogelijk dankzij Gaia,” concludeert Timo Prusti, gaia project scientist bij ESA.”The merger that led to the formation of the Milky Way ’s inner stellar halo and thick disk” door A. Helmi et al is gepubliceerd in Nature.