Twee teams van astronomen hebben met behulp van gegevens van ESO-telescopen de tot nu toe beste driedimensionale kaart van het centrale deel van de Melkweg gemaakt. Daarbij hebben zij ontdekt dat dit vanuit sommige gezichtshoeken een pinda-achtig of X-vormig uiterlijk aanneemt. Die merkwaardige vorm is in kaart gebracht met behulp van vrij beschikbare gegevens van ESO’s surveytelescoop VISTA en metingen van de ruimtelijke bewegingen van honderden zeer zwakke sterren.
Een van de belangrijkste en omvangrijkste onderdelen van de Melkweg is de zogeheten bulge. Deze enorme centrale wolk van ongeveer tien miljard sterren is duizenden lichtjaren groot, maar zijn structuur en oorsprong werden nog niet goed begrepen.
Helaas wordt dit centrale gebied, dat ongeveer 27.000 lichtjaar van ons is verwijderd, vanuit onze positie binnen de galactische schijf grotendeels aan het zicht onttrokken door dichte wolken van gas en stof. Alleen op langere golflengten, zoals het infrarood, kunnen astronomen door deze stofwolken heen kijken.
Eerdere waarnemingen van de 2MASS-infraroodsurvey hadden er al op gewezen dat de bulge een merkwaardige X-vorm vertoont. Nu hebben twee teams van wetenschappers aan de hand van waarnemingen met verschillende ESO-telescopen een veel duidelijker beeld verkregen van de bulge-structuur.
Het eerste team, van het Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) in Garching (Duitsland) maakte gebruik van de VVV-survey in het nabij-infrarood van de VISTA-telescoop van de ESO-sterrenwacht op Paranal in Chili. Deze nieuwe openbare survey kan sterren in de bulge vastleggen die dertig keer zwakker zijn dan die van eerdere surveys. Het team spoorde in totaal 22 miljoen sterren op die behoren tot een klasse van rode reuzen waarvan de eigenschappen zo goed bekend zijn dat hun afstanden kunnen worden berekend.
"Het bereik van de VISTA-stercatalogus is veel groter dan dat van eerder onderzoek, waardoor we, behalve in de meest stofrijke gebieden, de volledige populatie van deze sterren kunnen detecteren", legt Christopher Wegg (MPE), hoofdauteur van het eerste onderzoek, uit. "Van de verdeling van deze sterren kunnen we vervolgens een driedimensionale kaart van de galactische bulge maken. Het is voor het eerst dat zo’n kaart is gemaakt zonder uit te gaan van een model voor de vorm van de bulge."
"We hebben vastgesteld dat het binnenste deel van onze Melkweg van opzij gezien de vorm heeft van een ongepelde pinda, en van bovenaf gezien van een sterk uitgerekte balk", voegt Ortwin Gerhard, coauteur van eerste artikel en leider van de Dynamics Group van het MPE, daaraan toe. "Het is voor het eerst dat we dit in ons eigen Melkwegstelsel duidelijk hebben waargenomen, en simulaties van onze eigen groep en van anderen laten zien dat deze vorm kenmerkend is voor een balkspiraalstelsel dat als een zuivere schijf van sterren is begonnen."
Het tweede internationale team, onder leiding van de Chileense promovendus Sergio Vásquez (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chili, en ESO, Santiago, Chili) koos een andere aanpak om de structuur van de bulge te bepalen. Door opnamen te vergelijken die elf jaar na elkaar met de 2,2-meter MPG/ESO-telescoop waren gemaakt, wisten zij de kleine verschuivingen te meten die het gevolg zijn van de beweging van de bulge-sterren langs de hemel. Deze werden gecombineerd met metingen van de radiale snelheden van deze sterren oftewel hun bewegingen naar ons toe of van ons vandaan. Het resultaat: de ruimtelijke snelheden van meer dan vierhonderd sterren.
"Dit is de eerste keer dat van een groot aantal sterren aan beide zijden van de bulge de snelheden in drie dimensies zijn verkregen", aldus Vásquez. "De sterren die we hebben waargenomen lijken, doordat hun banen hen boven en onder het Melkwegvlak voeren, langs de armen van de X-vormige bulge te stromen. Dat is in goede overeenstemming met de voorspellingen van geavanceerde modellen!"
De astronomen denken dat de Melkweg oorspronkelijk een zuivere schijf van sterren was, waarin zich enkele miljarden jaren geleden een platte centrale balk vormde. Het binnenste deel ervan trok vervolgens krom tot de pindavorm die in de nieuwe waarnemingen te zien is.
Meer informatie en afbeeldingen op de Nederlandstalige ESO-pagina's