Astronomen ontcijferen de stamboom van de melkweg

Foto: Computersimulatie van onze melkweg, vrijwel precies van ‘bovenaf’ gezien. (Hopkins Research Group/Caltech)

Daarbij is gebruik gemaakt van de eigenschappen van bolvormige sterrenhopen die om de melkweg cirkelen.

Astronomen weten al een tijdje dat sterrenstelsels kunnen ‘groeien’ door met kleinere soortgenoten te fuseren. De afgelopen jaren is, onder meer dankzij gegevens van de Europese astrometrische satelliet Gaia, de bevestiging gevonden dat dit ook voor ons eigen melkwegstelsel geldt. Zo zou 9 miljard jaar geleden een fors sterrenstelsel – ‘Gaia-Enceladus’ – door de melkweg zijn opgeslokt. Het nieuwe onderzoek wijst erop dat daar nog een andere grote fusie aan vooraf is gegaan.

Bolvormige sterrenhopen zijn compacte groepen van honderdduizenden sterren die bijna zo oud zijn als het heelal zelf. Rond de melkweg zwermen 150 van zulke bolhopen, waarvan vele zouden zijn ontstaan in de kleinere stelsels die in de melkweg zijn opgegaan.

Een onderzoeksteam onder leiding van Diederik Kruijssen van de Universiteit van Heidelberg en Joel Pfeffer van de John Moores University in Liverpool heeft deze ‘fossiele overblijfselen’ nu gebruikt om de geschiedenis van het melkweg te reconstrueren. Daartoe hebben de astronomen een reeks van geavanceerde computersimulaties ontwikkeld, waarmee wordt nagebootst hoe het bolvormige sterrenhopen vergaat nadat ze eenmaal door een groot sterrenstelsel zijn verzwolgen.

Kraken

Op die manier konden – met behulp een kunstmatig neuraal netwerk – verbanden worden gelegd tussen de leeftijden, chemische samenstellingen en baanbewegingen van bolvormige sterrenhopen en de eigenschappen van de voorloper-stelsels waarin zij meer dan 10 miljard jaar geleden zijn gevormd. Door deze inzichten toe te passen op groepen van bolvormige sterrenhopen in de melkweg, kon niet alleen worden vastgesteld hoeveel sterren deze voorloper-stelsels hebben bevat, maar ook wanneer zij door de melkweg zijn opgeslokt.

Daarbij is onder meer ontdekt dat al 11 miljard geleden een kleiner stelsel – ‘Kraken’ gedoopt – in botsing is gekomen met de melkweg. Omdat ons sterrenstelsel destijds viermaal minder massa had dan tijdens de Gaia-Enceladus-fusie, moet de melkweg daarbij een flinke gedaanteverandering hebben ondergaan.

Volgens de astronomen heeft ons melkwegstelsel in de loop van zijn bestaan vijf sterrenstelsels met meer dan 100 miljoen sterren ‘gekannibaliseerd’ en nog eens vijftien stelsels met minstens 10 miljoen stelsels. De grootste fusies zouden tussen de 6 en 11 miljard jaar geleden hebben plaatsgevonden.