Bron: Science Daily | Methode: Herschreven
Origineel: “This surprising discovery rewrites the Milky Way’s origin story”
New simulations of Milky Way-like galaxies reveal that the strange split between two chemically distinct groups of stars may arise from several very different evolutionary events. Bursts of star formation, shifts in flowing gas, and even streams of metal-poor material…
Een baanbrekend onderzoek gooit een nieuw licht op hoe sterrenstelsels zoals de Melkweg zijn ontstaan en geëvolueerd. Het internationale onderzoeksteam heeft met geavanceerde computersimulaties ontdekt dat de mysterieuze chemische tweedeling van sterren in ons sterrenstelsel op meerdere manieren kan ontstaan – een bevinding die de huidige theorieën over de oorsprong van de Melkweg grondig herziet.
**Het raadsel van twee sterrengroepen**
Al jaren puzzelen astronomen over een opmerkelijk fenomeen in de Melkweg: sterren in de buurt van onze zon vallen uiteen in twee duidelijk verschillende groepen op basis van hun chemische samenstelling. Deze groepen, die verschillende verhoudingen van ijzer en magnesium bevatten, vormen twee aparte “sequenties” wanneer wetenschappers ze op chemische grafieken uitzetten.
Deze eigenaardigheid, bekend als “chemische bimodaliteit”, heeft astronomen lange tijd voor een raadsel gesteld. Hoewel beide groepen sterren een vergelijkbare metalliciteit hebben – dat wil zeggen, ze bevatten ongeveer evenveel zware elementen zoals ijzer – vertonen ze toch duidelijk verschillende chemische handtekeningen.
**Geavanceerde simulaties onthullen nieuwe inzichten**
Om dit mysterie te doorgronden, gebruikten onderzoekers van het Institute of Cosmos Sciences van de Universiteit van Barcelona en het Franse onderzoekscentrum CNRS de zogenaamde Auriga-simulaties. Deze krachtige computermodellen kunnen de vorming van Melkweg-achtige sterrenstelsels nabootsen in een virtueel universum.
Het team bestudeerde 30 gesimuleerde sterrenstelsels en zocht naar processen die deze chemische sequenties zouden kunnen vormgeven. Hun bevindingen, gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, bieden verrassende nieuwe verklaringen voor dit fenomeen.
**Meerdere wegen naar hetzelfde resultaat**
De resultaten tonen aan dat sterrenstelsels die op de Melkweg lijken, hun dubbele chemische structuur langs verschillende evolutionaire paden kunnen ontwikkelen. Eén mogelijkheid is een cyclus van intense stervorming gevolgd door rustigere periodes. Een andere verklaring ligt in variaties van gasstromen die vanuit de omgeving het sterrenstelsel binnenstromen.
“Deze studie toont aan dat de chemische structuur van de Melkweg geen universele blauwdruk is,” verklaart hoofdonderzoeker Matthew Orkney van het ICCUB en het Institut d’Estudis Espacials de Catalunya. “Sterrenstelsels kunnen verschillende paden volgen om tot vergelijkbare uitkomsten te komen, en die diversiteit is cruciaal voor het begrijpen van de evolutie van sterrenstelsels.”
Bijzonder interessant is dat het onderzoek ook een eerdere theorie ter discussie stelt. Wetenschappers hadden eerder gedacht dat een botsing met een kleiner sterrenstelsel, bekend als Gaia-Sausage-Enceladus, verantwoordelijk was voor de chemische tweedeling. Hoewel deze oude botsing wel degelijk invloed heeft gehad op de Melkweg, tonen de simulaties aan dat zo’n collision niet noodzakelijk is om de chemische splitsing te veroorzaken.
**De rol van het circumgalactische medium**
In plaats daarvan speelt metaalarm gas uit het circumgalactische medium – het uitgestrekte gasreservoir dat sterrenstelsels omringt – een centrale rol bij het creëren van de tweede tak van sterren. De onderzoekers ontdekten dat zelfs gasstromen van metaalarm materiaal uit de buitengebieden van een sterrenstelsel dit dubbele patroon kunnen veroorzaken.
Het onderzoek toont ook aan dat de specifieke vorm van de twee chemische sequenties nauw verbonden is met de stervorming geschiedenis van het sterrenstelsel. Deze inzichten helpen wetenschappers niet alleen om de Melkweg beter te begrijpen, maar ook om de evolutie van andere sterrenstelsels in perspectief te plaatsen.
**Vergelijking met buursterrenstelsels**
De bevindingen worden nog interessanter wanneer we kijken naar Andromeda, het nabijgelegen sterrenstelsel dat het dichtst bij de Melkweg staat. Tot nu toe hebben astronomen geen vergelijkbare chemische bimodaliteit in Andromeda geïdentificeerd, wat de diversiteit in sterrenstelsel-evolutie verder onderstreept.
Dit verschil tussen onze Melkweg en Andromeda illustreert hoe sterrenstelsels verschillende evolutionaire paden kunnen volgen, ondanks dat ze vergelijkbare groottes en eigenschappen hebben.
**Toekomstige observaties zullen theorie testen**
De komende jaren zullen cruciaal zijn voor het testen van deze nieuwe theorieën. Geavanceerde observatoria zoals de James Webb Space Telescope en toekomstige missies zoals PLATO en Chronos zullen nauwkeurigere data verzamelen die wetenschappers kunnen gebruiken om hun modellen van sterrenstelsel-evolutie te verfijnen.
“Deze studie voorspelt dat andere sterrenstelsels een diversiteit aan chemische sequenties zouden moeten vertonen,” zegt Dr. Chervin Laporte van ICCUB-IEEC, CNRS-Observatoire de Paris en Kavli IPMU. “Dit zal binnenkort onderzocht kunnen worden in het tijdperk van 30-meter telescopen, waarbij dergelijke studies in externe sterrenstelsels routine zullen worden.”
**Conclusie en vooruitblik**
Deze doorbraak in ons begrip van de Melkweg opent nieuwe perspectieven op hoe sterrenstelsels zich vormen en evolueren. Door te tonen dat meerdere mechanismen kunnen leiden tot dezelfde chemische patronen, biedt het onderzoek een genuanceerder beeld van galactische evolutie.
De bevindingen zullen uiteindelijk ook helpen om het fysieke evolutiepad van onze eigen Melkweg verder te verfijnen en nieuwe inzichten te bieden in de omstandigheden van het vroege universum en de rol van gasstromen en fusies uit het verleden.