De ‘Galactische balkparadox’ lijkt te zijn opgelost door kosmische dans

Fragment van de simulatie van de beweging van balk en spiraalarmen van de melkweg. Credit: T. Hilmi / University of Surrey

Al jaren worstelen sterrenkundigen met het probleem dat bekend staat als de ‘Galactische balkparadox’. Nu lijkt het erop dat daar een oplossing voor gevonden is. Het Melkwegstelsel is zoals bekend een balkspiraalstelsel, een sterrenstelsel dat net als spiraalstelsels spiraalarmen bezit, maar waarbij deze niet van het centrum lijken te komen, maar vanuit een “balk” die door het centrum gaat. Om te weten hoe de evolutie van zo’n sterrenstelsel precies verloopt is het van belang te weten hoe groot de balk is en hoe snel deze beweegt. En da’s nou juist het probleem van de centrale balk van de Melkweg, want de afgelopen vijf jaar zijn er verschillende resultaten verkregen. Metingen aan de bewegingen van sterren in de buurt van de zon geven aan dat de balk klein moet zijn en snel beweegt, terwijl metingen aan sterren in het centrum van de Melkweg (dus dichterbij de balk) zeggen dat de balk juist groot is en langzaam beweegt. Zie daar de Galactische balkparadox. Een internationaal team van sterrenkundigen onder leiding van Tariq Hilmi (University of Surrey) en Ivan Minchev (Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam) zegt nu op grond van geavanceerde simulaties van het Melkwegstelsel dat de grootte van de balk en de snelheid van de sterren daarin kunnen fluctueren in tijd, hetgeen er voor kan zorgen dat de balk wel twee keer zo lang kan worden en 20% sneller kan bewegen op sommige momenten – zie daar de mogelijke oplossing voor de Galactische balkparadox.

De snelheid van de balk en spiraalarmen. Credit: T. Hilmi / University of Surrey

Dat de balk pulseert komt door z’n interactie met de spiraalarmen, iets wat de sterrenkundigen een ‘kosmische dans’ noemen. Zodra de balk en een spiraalarm dichter bij elkaar komen trekken ze elkaar door de zwaartekracht aan en dan vertraagt de balk en versnelt de spiraalarm. Zodra ze verbonden zijn lijkt de balk langer dan ‘ie is en lijkt ‘ie ook langzamer te bewegen. Verbreekt de verbinding dan versnelt de balk weer en vertraagd de spiraalarm (zie ook de grafiek hierboven). Dit herhaald zich iedere 80 miljoen jaar, de lengte van één omwenteling van de galactische balk.

In the Monthly Notices of the Royal Astronomical Society is dit vakartikel verschenen over de Galactische balkparadox. Bron: Eurekalert.

Melkweg stopte met sterren maken nog voordat het gas op was

Credit: ESO/NASA/JPL-Caltech/M. Kornmesser/R. Hurt

Onze Melkweg is inmiddels van middelbare leeftijd en is wellicht langzaam aan het sterven. Een team van kosmische archeologen heeft aanwijzingen gevonden dat de Melkweg zo’n acht miljard jaar geleden plotseling gestopt is met het maken van nieuwe sterren. Dit lijkt te suggereren dat sterrenstelsels kunnen sterven nog voordat hun brandstofvoorraad is uitgeput!

Astronomen denken dat de levenscyclus van een sterrenstelsel grotendeels bepaald wordt door de hoeveelheid gas waaruit nieuwe sterren kunnen ontstaan. Zodra zo’n sterrenstelsel zijn gas is kwijtgeraakt, zal de stervorming stoppen. Het is echter onduidelijk hoe sterrenstelsels hun gas verliezen: abrupt als gevolg van supernovae en zwarte gaten? Raken ze gewoon langzaam door hun voorraad heen? Of kan er nog een andere reden zijn waarom ze stoppen met groeien? Nu heeft men voor het eerst aanwijzingen gevonden voor een “andere reden”.

De wetenschappers vermoeden dat zo’n tien miljard jaar geleden de zogenaamde dikke schijf en centrale balk zijn ontstaan. Als gevolg van die structuren is veel turbulentie ontstaan in het gas van de Melkweg. Hierdoor werd het gas minder geschikt om nieuwe sterren te produceren, totdat de stervorming zo’n acht miljard jaar geleden tot stilstand kwam. Later is de Melkweg weer opnieuw begonnen met het maken van nieuwe sterren, maar dan op een lager pitje. Dit is tot op de dag van vandaag het geval. Maar voor hoe lang nog?

Bron: New Scientist

Centrale delen van de Melkweg zijn groter en langgerekter dan gedacht

Credit: UKIDSS/VVV/2MASS/GLIMPSE.

De centrale balk van de Melkweg is langer, dunner en eindigt dichterbij de zon dan voorheen werd gedacht. Het is natuurlijk lastig om de structuur van de Melkweg in kaart te brengen, aangezien we er midden in zitten. Vanuit onze spiraalarm wordt onze blik op het galactische centrum belemmerd door uitgestrekte gas- en stofwolken. Vandaar dat astronomen gebruik hebben gemaakt van vier surveys om de binnendelen in kaart te brengen: UKIDSS, VVV, 2MASS en GLIMPSE, die allemaal hun gegevens verzamelen in infrarode golflengten, die gemakkelijker door gas- en stofwolken kunnen heendringen.Uit de gegevens is gebleken dat de galactische balk langer is dan gedacht: in totaal zo’n 15.000 lichtjaar. Daarnaast blijkt dat de centrale verdikking (bulge) en de balk langzaam in elkaar overgaan en dus feitelijk één structuur vormen. Ook blijkt de balk meer in de richting van de zon te zijn georiënteerd, zodat het einde van de balk veel dichterbij ligt dan gedacht. Dat betekent dat de balk een grotere invloed moet hebben op de beweging van nabije sterren.Verder wordt de balk van de Melkweg ook steeds dunner zodra de afstand tot de kern groter wordt en blijkt de balk vrijwel precies in hetzelfde vlak te liggen als de spiraalarmen, met een afwijking van slechts 0,1 procent (15 lichtjaar) over z’n totale lengte van 15.000 lichtjaar. Huidige modellen van de evolutie van ons melkwegstelsel hebben moeite om dit te verklaren.

Credit: S. Brunier

Bron: Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik.