Maar liefst 33.000 sterren in onze Melkweg blijken van een ander sterrenstelsel afkomstig.

Dankzij observaties met de Gaia-satelliet zijn onderzoekers erachter gekomen dat ons sterrenstelsel niet in zijn eentje gevormd is. In zijn vroege jeugd is onze Melkweg namelijk samengesmolten met een ander groot sterrenstelsel. De aanwijzingen hiervoor lagen eigenlijk zo voor het oprapen, al was hier wel de expertise van de Gaia-satelliet voor nodig. Toen de telescoop 25 jaar geleden werd gebouwd, werd het onderzoek naar de ontstaansgeschiedenis van de Melkweg al als één van de kerndoelen genoemd. En die visie werpt nu zijn vruchten af.

Gaia-satelliet
De ruimtetelescoop speurt sinds 2013 de hemel af, in een poging de positie, afstand en bewegingen van meer dan 1 miljard sterren vast te leggen met een betere nauwkeurigheid dan ooit tevoren. Behalve de 2D-bewegingen van 1,3 miljard sterren heeft Gaia van de 7 miljoen helderste sterren ook de 3D-bewegingen gemeten, oftewel vastgesteld hoe snel ze zich van ons vandaan of naar ons toe bewegen. De onderzoekers bestudeerden 22 maanden aan waarnemingen. En van de 7 miljoen sterren, blijken 33.000 tot een opvallende collectie te behoren.

Beelden uit een simulatie die laat zien hoe Gaia-Enceladus (rood) in de Melkweg (wit) is opgegaan. Afbeelding: H.H. Koppelman, A. Villalobos en A. Helmi

Sterren
Hoewel deze groep sterren zich ‘vermengt’ met de andere sterren in onze Melkweg, vallen ze toch een beetje buiten de boot. Zo hebben deze sterren langgerekte banen in precies de tegenovergestelde richting dan de andere honderden miljarden sterren in de Melkweg. Dit afwijkende gedrag deed de onderzoekers vermoeden dat dit wellicht iets te maken heeft met de ontstaansgeschiedenis van ons sterrenstelsel. Daarom besloten ze de fusie van twee grote sterrenstelsels te vergelijken met de waarnemingen van Gaia. En wat blijkt? “De verzameling sterren die we met Gaia hebben gevonden heeft alle kenmerken die horen bij de overblijfselen van een galactische versmelting,” zegt onderzoeksleider van de studie Amina Helmi.


De video hierboven toont een simulatie van de versmelting van een Melkweg-achtig sterrenstelsel (sterren in blauw) en een kleiner stelsel dat in massa lijkt op de Kleine Magelhaense Wolk (sterren in rood). Aanvankelijk zijn de stelsels duidelijk van elkaar gescheiden, maar de zwaartekracht trekt ze naar elkaar toe wat leidt tot het opslokken van het kleinere stelsel.

Gaia-Enceladus
De sterren behoorden dus ooit tot een ander sterrenstelsel, dat is opgeslokt door onze Melkweg. Het opgeslokte sterrenstelsel is tot Gaia-Enceladus gedoopt, vernoemd naar een van de Giganten in de Griekse mythologie, zoon van Gaia (de oermoeder, de aarde) en uranus (de personificatie van de hemel). Als ondersteunend bewijs vonden Helmi en haar team ook nog honderden variabele sterren en dertien bolvormige sterrenhopen die dezelfde banen volgen, wat erop wijst dat ook zij deel uitmaakten van Gaia-Enceladus.

Afmetingen
Dat er zoveel bolhopen in verband kunnen worden gebracht met het sterrenstelsel wijst erop dat dit ooit een groot sterrenstelsel was. Zo denken de astronomen dat de afmetingen ongeveer vergelijkbaar moeten zijn geweest met een van de Magelhaense Wolken. Dit is ongeveer tien keer zo klein als de huidige Melkweg. Echter was de Melkweg zelf tien miljard jaar geleden ook veel kleiner, daarom wordt de verhouding ten tijde van de versmelting geschat op 4:1.

Op dit moment vormen de door Gaia gedetecteerde sterren het grootste deel van de binnenste halo – een bolvormige wolk met sterren die rond de centrale schijf te vinden is. De schijf zelf bestaat uit twee delen: een dunne en een dikke schijf. De dikke schijf bevat ongeveer 20 procent van de Melkwegsterren. “Het was een heftige ontmoeting waarbij Enceladus de Melkweg behoorlijk heeft opgeschud,” zegt Helmi. “Dit heeft geleid tot de vorming van een dikkere schijf, waarvan de oorsprong tot nu toe onbekend was.”