Dwergstelsels rondom het Melkwegstelsel. Credit: ESA/Gaia/DPAC
Rondom het Melkwegstelsel zijn meer dan twintig dwergstelsels te vinden en lange tijd werd door sterrenkundigen gedacht dat ze satellieten vormden van de Melkweg met een lange levensduur. Maar recent onderzoek op basis van gegevens verzameld met de Europese Gaia ruimtetelescoop laat een ander beeld zien, namelijk dat dwergstelsels wel eens snel aan hun einde kunnen komen zodra ze de ‘galactische halo’ van de Melkweg binnentreden. Het beeld dat Melkweg en satellieten in een vredig evenwicht verkeren en dat al bijna tien miljard jaar blijkt niet juist te zijn, er is geen sprake van een evenwicht. Dat vredige evenwicht zou er zijn door de invloed van donkere materie, waarover dwergstelsels veel beschikken. Zonder die donkere materie zouden de dwergstelsels onder invloed van gravitationele getijdekrachten snel naar de Melkweg toe worden getrokken en vermorzeld, maar die donkere materie zou de boel juist in evenwicht houden.
Maar nou komt het onderzoek gedaan door sterrenkundigen van Paris Observatory—PSL, het Center National de la Recherche Scientifique (CNRS) en het Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam (AIP). Dat onderzoek richtte zich op de baanenergieën van de dwergstelsels, welke verband houden met het tijdstip waarop ze in de gravitationele invloedsfeer kwamen van het Melkwegstelsel – dwergstelsels die vroeg in de geschiedenis van de Melkweg arriveerden, toen deze nog minder massa had, hebben een lagere baanenergie dan stelsels die later arriveerden. De gegevens van Gaia laten zien dat de meeste dwergstelsels een hogere baanenergie hebben dan het Sagittariusstelsel, de satelliet waarvan we weten dat deze 5 tot 6 miljard jaar geleden in de galactische halo kwam. Dat betekent dat die dwergstelsels later in de buurt van de Melkweg moeten zijn gekomen, hooguit drie miljard jaar geleden.
Fragment uit een simulatie van de transformatie van een gasrijk en door rotatie gedomineerd sterrenstelsel in een bolvormig dwergstelsel. Hier wordt een analoog van het Sculptor-dwergstelsel getoond. Credit: Jianling Wang, François Hammer
Waarnemingen hebben laten zien dat de dwergstelsels beschikken over grote hoeveelheden gas, vooral neutraal waterstofgas. Maar zodra ze de galactische halo binnenkomen verliezen ze dat gas door botsingen met heet gas in de halo en vind er een transformatie van de dwergstelsels naar een bolvormig stelsel plaats, zoals simulaties laten zien (zie de afbeelding hierboven). De sterren in het dwergstelsel raken op die manier ook uit evenwicht en hun snelheid staat niet in verhouding tot de snelheid van het dwergstelsel als geheel. De gecombineerde effecten van gasverlies en zwaartekrachtschokken als gevolg van de duik in de halo verklaren goed de wijdverspreide (‘dispersed’) snelheden van de sterren in het overblijfsel van de dwergstelsels. Die brede ‘dispersie’ werd lange tijd gezien als een teken van de aanwezigheid van donkere materie, maar dat blijkt dus niet juist te zijn. Zouden de dwergstelsels namelijk beschikken over donkere materie, dan zou de snelheid van de sterren in de loop der tijd juist gestabiliseerd moeten zijn en zou de dispersie afnemen en zouden de stelsels in evenwicht verkeren met de Melkweg. Maar dat evenwicht is er niet en daarmee lijkn de dwergstelsels juist géén donkere materie te bevatten. En dat levert een nieuw probleem op, want het vigerende heelalmodel voorspelt nou juist wel veel dwergstelsels als satelliueten van de Melkweg mét veel donkere materie. Waar zijn die dan gebleven?
Meer informatie vind je in het vakartikel van Francois Hammer et al, The accretion history of the Milky Way—II. Internal kinematics of globular clusters and of dwarf galaxies, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2023).
Bron: Phys.org.
Speak Your Mind