Ontdek Shakti en Shiva

Astronomen hebben geïdentificeerd welke twee van deze planeten zouden kunnen zijn MelkwegDe oudste bouwstenen van Shakti en Shiva lijken de overblijfselen te zijn van twee sterrenstelsels die 12 tot 13 miljard jaar geleden samensmolten met een vroege versie van de Melkweg, wat bijdroeg aan de initiële groei van ons thuisstelsel. De nieuwe ontdekking is het astronomische equivalent van archeologen die sporen identificeren van een oorspronkelijke nederzetting die vandaag de dag uitgroeide tot een grote stad. Het vereiste het combineren van gegevens over bijna 6 miljoen sterren van de Gaia-missie van het European Space Agency met metingen uit de SDSS-enquête. De resultaten zijn gepubliceerd in Astrofysisch tijdschrift.

De vroege geschiedenis van ons moederstelsel, de Melkweg, is er één van samengaan met kleinere sterrenstelsels, wat resulteerde in vrij grote bouwstenen. Nu zijn Khyati Malhan en Hans-Walter Rex van het Max Planck Instituut voor Astronomie erin geslaagd om enkele van de oudste bouwstenen te identificeren die vandaag de dag nog steeds als zodanig kunnen worden herkend: fragmenten van een protostelsel dat is samengevoegd met een vroege versie van ons sterrenstelsel. heelal. De Melkweg ontstond 12 tot 13 miljard jaar geleden, aan het begin van het tijdperk van de vorming van sterrenstelsels in het universum.

De componenten, die astronomen Shakti en Shiva hebben genoemd, werden geïdentificeerd door gegevens van de astrometriesatelliet Gaia van de European Space Agency te combineren met gegevens uit de SDSS-enquête. Voor astronomen is het resultaat gelijk aan het vinden van sporen van een oorspronkelijke nederzetting die zich vandaag de dag tot een grote stad heeft ontwikkeld.

Het traceren van de oorsprong van sterren die uit andere sterrenstelsels kwamen

Wanneer sterrenstelsels botsen en samensmelten, vinden verschillende processen parallel plaats. Elk sterrenstelsel heeft zijn eigen reservoir met waterstofgas. Bij een botsing worden deze wolken waterstofgas gedestabiliseerd en worden er veel nieuwe sterren in gevormd. Natuurlijk hebben de opkomende sterrenstelsels al hun eigen sterren, en tijdens het samensmeltingsproces zullen de sterren uit de sterrenstelsels zich vermengen. Op de lange termijn zullen dergelijke ‘aangroeiende sterren’ ook enkele van de sterrenhopen van het pas gefuseerde sterrenstelsel vormen. Zodra het fusieproces voltooid is, lijkt het misschien zinloos om te bepalen welke sterren uit welk vorige sterrenstelsel kwamen. Maar in werkelijkheid zijn er op zijn minst enkele manieren om je sterrenafstamming te traceren.

Hulp komt van de basisfysica. Wanneer sterrenstelsels botsen en hun sterrenhopen zich vermengen, behouden de meeste sterren zeer fundamentele eigenschappen, die direct verband houden met de snelheid en richting van het sterrenstelsel waaruit ze zijn ontstaan. Sterren uit hetzelfde sterrenstelsel vóór de fusie delen vergelijkbare waarden voor zowel hun energie als wat natuurkundigen het hoekmomentum noemen – het momentum dat gepaard gaat met orbitale beweging of rotatie. Voor sterren die in het zwaartekrachtveld van een sterrenstelsel bewegen, blijven zowel de energie als het impulsmoment behouden: ze blijven in de loop van de tijd hetzelfde. Zoek naar grote clusters van sterren met vergelijkbare en ongebruikelijke waarden van energie en impulsmoment – ​​en de kans is groot dat je fusieresten aantreft.

Aanvullende indicatoren kunnen helpen bij de identificatie. Sterren die recenter zijn gevormd bevatten zwaardere elementen, wat astronomen 'metalen' noemen, dan sterren die lang geleden zijn gevormd. Hoe lager het metaalgehalte (“metalliciteit”), hoe eerder de ster werd gevormd. Wanneer je sterren probeert te identificeren die 13 miljard jaar geleden daadwerkelijk bestonden, moet je zoeken naar sterren met een zeer laag metaalgehalte (“metaalarm”).

Virtuele fossielen in een grote dataset

Het identificeren van sterren die zich bij onze Melkweg hebben aangesloten als delen van een ander sterrenstelsel is pas relatief recent mogelijk geworden. Het vereist grote datasets van hoge kwaliteit, en de analyse omvat het op intelligente manieren doorzoeken van de gegevens om de klasse van objecten te bepalen die worden onderzocht. Dit type dataset is nog maar een paar jaar beschikbaar. ESA's Gaia-astrometriesatelliet levert een ideale dataset voor dit soort big data voor galactische archeologie. Het werd gelanceerd in 2013 en heeft de afgelopen tien jaar een steeds nauwkeuriger dataset opgeleverd, die nu de posities, veranderingen in positie en afstanden van bijna 1,5 miljard sterren in onze Melkweg omvat.

Gaia-gegevens hebben een revolutie teweeggebracht in het onderzoek naar de dynamiek van sterren in onze Melkweg, en hebben al geleid tot de ontdekking van voorheen onbekende substructuren. Dit omvat de zogenaamde Gaia Enceladus/Sausage Stream, een overblijfsel van de meest recente, grootste fusie van onze Melkweg, tussen 8 en 11 miljard jaar geleden. Het omvat ook twee structuren die in 2022 zijn geïdentificeerd: de Pontusstroom geïdentificeerd door Malhan en collega's, en de “arme oude kern” van de Melkweg geïdentificeerd door Rex en collega's. Dit laatste is een groep sterren die nieuw is gevormd tijdens de eerste fusies die de oorspronkelijke Melkweg hebben gecreëerd, en die zich nog steeds in het centrale gebied van onze Melkweg bevinden.

Effecten van Shakti en Shiva

In hun huidige onderzoek gebruikten Malhan en Rex Gaia-gegevens samen met gedetailleerde stellaire spectra van de Sloan Digital Sky Survey (DR17). Deze laatste geeft gedetailleerde informatie over de chemische samenstelling van sterren. ‘We hebben waargenomen dat voor een bepaalde populatie van metaalarme sterren de sterren dicht bij twee specifieke combinaties van energie en impulsmoment stonden’, zegt Malhan.

In tegenstelling tot het ‘arme oude hart’, dat ook in die diagrammen zichtbaar was, hadden de twee gelijkgestemde sterrenhopen een relatief groot impulsmoment, consistent met sterrenhopen die deel uitmaakten van afzonderlijke sterrenstelsels die waren samengesmolten met de Melkweg. weg. Malhan noemde deze twee structuren Shakti en Shiva, waarbij de laatste een van de belangrijkste goden in het hindoeïsme is en de eerste een vrouwelijke kosmische kracht die vaak wordt afgebeeld als Shiva's gemalin.

Hun waarden van energie en impulsmoment, evenals hun over het algemeen lage metalliciteit, vergelijkbaar met die van de ‘arme oude kern’, maken Shakti en Shiva goede kandidaten voor enkele van de vroege voorouders van ons Melkwegstelsel. “Shakti en Shiva zijn mogelijk de eerste toevoegingen aan het ‘arme oude hart’ van onze Melkweg, waardoor het uitgroeit tot een groot sterrenstelsel”, zegt Rex.

Verschillende onderzoeken die al aan de gang zijn of waarvan de start in de komende twee jaar gepland staat, beloven aanvullende relevante gegevens, zowel spectra (SDSS-V, 4MOST) als precieze afstanden (LSST/Rubin Observatory), die astronomen in staat zullen stellen een definitief besluit te nemen over wat. Of Shakti en Shiva daadwerkelijk een kijkje in de vroegste prehistorie van ons thuisstelsel vertegenwoordigen, valt nog te bezien.

Referentie: “Shiva en Shakti: veronderstelde protogalactische fragmenten in de binnenste Melkweg” door Khayati Malhan en Hans-Walter Rex, 21 maart 2024, Astrofysisch tijdschrift.
doi: 10.3847/1538-4357/ad1885