Wetenschappers onthullen dat onze Melkweg meer neemt dan geeft én ook nog eens dwergsterrenstelsels steelt van zijn buurman.

In de twee papers – respectievelijk verschenen in het blad The Astrophysical Journal en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society – komt ons sterrenstelsel er duidelijk niet zo goed vanaf. Beide studies geven een uniek inkijkje in de vreemde capriolen die een zwaar sterrenstelsel kan uithalen en uiteindelijk ook mee weg kan komen.

De eerste studie
In ons sterrenstelsel bevindt zich een grote hoeveelheid gas. Het is een kostbaar goedje, waaruit nieuwe sterren geboren kunnen worden. Maar gas dat zich eenmaal in ons sterrenstelsel bevindt, blijft daar niet altijd. Door supernova-explosies en stellaire winden kan het (tijdelijk) aan de greep van de Melkweg ontsnappen. Een groot deel van dat gas klontert namelijk buiten de Melkweg weer samen om vervolgens gewoon weer door de Melkweg en zijn immense zwaartekracht binnen te worden gehengeld. Aangenomen werd dat de hoeveelheid gas die de Melkweg ‘weggeeft’ grofweg overeenkomt met de hoeveelheid gas die ons sterrenstelsel weer naar zich toe trekt. Maar metingen van Hubble scheppen een heel ander beeld en tonen verrassend genoeg aan dat onze Melkweg meer gas neemt dan weggeeft.


Het onderzoek
De onderzoekers trekken die conclusie op basis van waarnemingen van Hubble’s Cosmic Origins Spectrograph (COS) die in 2009 door astronauten op de ruimtetelescoop werd gemonteerd. Met behulp van dit instrument bestudeert Hubble het heelal in ultraviolet licht. “De originele observaties waren bedoeld om het universum ver voorbij ons sterrenstelsel te bestuderen, maar wij hebben die observaties opnieuw bekeken en het gas op de voorgrond bestudeerd,” vertelt onderzoeker Rongmon Bordoloi. De gaswolken waar Bordoloi het over heeft, zijn in principe onzichtbaar. Om ze toch te kunnen detecteren, maakten de onderzoekers gebruik van het licht van quasars die op grote afstand – dus achter de gaswolken – staan. Wanneer dat licht door de gaswolken reist, veranderen de gaswolken het door licht op specifieke frequenties te absorberen. Zo is aan de hand van het licht van quasars af te leiden waar de onzichtbare gaswolken rond de Melkweg zich bevinden. Ook kan het licht dat door de gaswolken reist dankzij het bekende dopplereffect verraden of de gaswolken zich van de Melkweg vandaan bewegen of juist naar de Melkweg toe bewegen (zie de afbeelding hieronder).

Afbeelding: NASA, ESA, en D. Player (STScI).

Het onderzoek onthult dus dat er meer gas in de Melkweg valt dan eruit weet te ontsnappen. Het betekent heel concreet dat onze Melkweg dus zwaarder aan het worden is!

Extra gas
Grote vraag is nu hoe de Melkweg meer gas tot zich kan nemen dan het uitstoot. Waar komt dat extra gas vandaan? Wetenschappers weten het niet. Mogelijk ‘steelt’ de Melkweg het van kleine satellietstelsels die niet tegen de zwaartekracht van de Melkweg zijn opgewassen en lijdzaam moeten toezien hoe het grote sterrenstelsel hun gas wegneemt. Een andere – wellicht iets minder dramatische – mogelijkheid is dat het gas uit het intergalactische medium (oftewel de ruimte tussen de Melkweg en andere sterrenstelsels) afkomstig is.


Kidnapping
En dan is er dus nog dat tweede onderzoek, dat onze Melkweg van kidnapping beschuldigt. In de studie tonen onderzoekers aan dat verschillende dwergsterrenstelsels (zie kader) die rond onze Melkweg cirkelen oorspronkelijk bij de Grote Magelhaense Wolk – één van de meest nabije galactische buren – hoorden. Onze Melkweg zou ze ‘ontvoerd’ hebben.

Dwergsterrenstelsels zijn kleine sterrenstelsels die doorgaans tussen enkele duizenden tot een paar miljard sterren tellen. Onderzoek wijst echter uit dat de Grote Magelhaense Wolk – en vergelijkbare sterrenstelsels – ook talloze piepkleine dwergsterrenstelsels bezitten die helemaal geen sterren bevatten, maar enkel uit donkere materie – het mysterieuze goedje waaruit het leeuwendeel van het universum is opgebouwd – bestaan.

De onderzoekers trekken die conclusie op basis van waarnemingen van de Gaia-telescoop en simulaties. Die wijzen uit dat zeker vier zeer lichtzwakke satellietstelsels, maar ook twee relatief heldere satellietstelsels (te weten: Carina en Fornax) eigenlijk niet aan onze Melkweg toebehoren. De Melkweg heeft ze zich – opnieuw met behulp van zijn sterke zwaartekracht – toegeëigend. De ‘kidnapping’ moet gezien worden in het kader van de grote samensmelting van de Grote Magelhaense Wolk en onze Melkweg: een fusie die volop gaande is en – volgens recent onderzoek – over twee miljard jaar uitloopt op een botsing.

Meer
De onderzoekers achten het niet onmogelijk dat er in de toekomst nog meer (piepkleine) satellietstelsels worden gevonden die oorspronkelijk niet aan de Melkweg toebehoren. “Kleine sterrenstelsels zijn lastig te onderzoeken en het is mogelijk dat enkele van de reeds bekende zeer lichtzwakke dwergsterrenstelsels in feite bij de Grote Magelhaense Wolk horen,” aldus onderzoeker Ethan Jahn. “Het is ook mogelijk dat we nieuwe zeer lichtzwakke sterrenstelsels gaan ontdekken die bij de Grote Magelhaense Wolk horen.”

Het onderzoek kan meer inzicht geven in de massa van de Grote Magelhaense Wolk en dus de toekomst van onze Melkweg. “Het grote aantal kleine dwergsterrenstelsels (dat met de Grote Magelhaense Wolk geassocieerd wordt, red.) lijkt te suggereren dat de hoeveelheid donkere materie in de Grote Magelhaense Wolk vrij groot is, wat betekent dat de Melkweg momenteel de grootste fusie in zijn geschiedenis doormaakt, waarbij de Grote Magelhaense Wolk tot wel een derde van de massa te vinden in de donkere materie-halo – de halo van onzichtbare materie die ons sterrenstelsel omringt – meebrengt,” aldus Jahn.