We zouden graag willen weten of we alleen zijn in de Melkweg en zelfs in het heelal, zoals sommige astrofysici geloven. Als dat niet zo is, willen we ook graag weten of we geen uitzondering zijn onder intelligente levensvormen die technologie hebben ontwikkeld die minstens zo geavanceerd is als de onze.
Om deze vragen te beantwoorden, kunnen we nu al proberen te achterhalen of ons zonnestelsel een singulariteit in de Melkweg is, met een bepaalde chemische samenstelling en evolutie die gepaard gaat met een structuur die net zo singulier is. De studie van exoplaneten zou ons moeten helpen om dit duidelijker te zien.
Maar misschien moeten we nog verder gaan en ons afvragen of ons zonnestelsel alleen zou kunnen ontstaan in een sterrenstelsel dat ook atypisch is. Om dit te kunnen doen, moeten we de verscheidenheid aan sterrenstelsels bestuderen en begrijpen hoe ze ontstaan en evolueren. Het bestuderen van ons melkwegstelsel kan ons het gereedschap geven om andere melkwegstelsels te begrijpen, net zoals het bestuderen van de zon en het zonnestelsel ons een beter begrip heeft gegeven van sterren en andere planetenstelsels. Maar we moeten voorzichtig zijn met extrapoleren en in feite werden we in de jaren negentig verrast door het bestaan van hete Jupiters. De Melkweg is misschien ook geen laboratorium waar de informatie gemakkelijk naar andere sterrenstelsels kan worden getransponeerd.
Een saga die tien jaar geleden begon bij Palomar Observatory
Als het gaat om de vorming en eigenschappen van sterrenstelsels, geeft het standaard kosmologische model donkere materie een belangrijke rol en op zijn beurt kan de wereld van sterrenstelsels beperkingen opleggen aan de fysica achter donkere materie.
Een interessant en mogelijk veelbelovend studieonderwerp in verband met bovenstaande vragen is de studie van populaties van dwergsatellietstelsels rond stelsels die qua grootte en vorm lijken op de Melkweg, die, laten we dat niet vergeten, een balkspiraalstelsel is.
Al enkele jaren onderzoekt een team onderzoekers dit onderzoeksgebied met behulp van de instrumenten van het legendarische Palomar Observatory in Californië in het kader van de Satellites Around Galactic Analogs (SAGA) Survey.
Laten we, voordat we verder gaan, onthouden dat volgens het standaard kosmologische model dat gebaseerd is op de beroemde koude donkere materie, d.w.z. verdelingen van deeltjes die al dan niet massief zijn, maar die zich gedragen als een gas waarin de deeltjes langzaam bewegen en daarom een koude temperatuur hebben (vergeet niet dat we alleen over temperatuur kunnen praten voor een macroscopisch fysisch systeem en nooit over de temperatuur van een deeltje), numerieke simulaties talloze dwergstelsels voorspellen rond grote sterrenstelsels zoals de Melkweg en Andromeda. Dit lijkt echter niet het geval te zijn en we weten niet precies waarom.
Drie nieuwe onderzoeken onder leiding van wetenschappers van Stanford, en in het bijzonder astrofysica Risa Wechsler, hebben zojuist onthuld dat de geboorte van onze Melkweg misschien niet typisch is voor de manier waarop andere sterrenstelsels zijn geëvolueerd.
De Saga-studie identificeerde 101 sterrenstelsels die op de Melkweg lijken en kleine satellietstelsels hebben. Deze drie voorbeelden bevatten respectievelijk twee, zes en negen satellietstelsels. Yasmeen Asali (Yale), met beelden van de DESI Legacy Surveys Sky Viewer. Yasmeen Asali (Yale), met beelden van de DESI Legacy Surveys Sky Viewer
Satellietsterrenstelsels detecteren, een moeilijke onderneming
De drie artikelen die zijn gepubliceerd in The Astrophysical Journal zijn het resultaat van tien jaar onderzoek dat de leden van de Saga-samenwerking heeft geleid tot het identificeren en bestuderen van 101 sterrenstelsels die lijken op de Melkweg, met als hoofddoel het identificeren van dwergsatellietstelsels en iets grotere sterrenstelsels die lijken op de Kleine en Grote Magelhaense Wolken (respectievelijk SMC en LMC).
Het idee was om te proberen de invloed van donkere materiehalo’s op de galactische evolutie te bepalen. Volgens het standaard kosmologische model zijn het deze halo’s die de zwaartekrachtcollapsvan normale baryonische materie hebben versneld, wat heeft geleid tot de geboorte van sterren en de eerste sterrenstelsels in hooguit een paar honderd miljoen jaar, terwijl zonder de donkere materiedeeltjes, waarvan de verdeling qua massa veel dominanter is dan die van baryonische materie, deze laatste nog geen tijd zou hebben gehad om sterrenstelsels te vormen.
Er zijn driehonderdachtenzeventig satellietstelsels rondom 101 gastheren van het Melkweg-type gevonden. Dit is een opmerkelijke prestatie, want zoals Risa Wechsler uitlegt in een persbericht van Stanford University: “ Dit is echt een ambitieus project. We moesten slimme technieken gebruiken om deze 378 rondcirkelendesterrenstelsels uit duizenden achtergrondobjecten tesorteren . Het is een echt naald-in-een-hooiberg probleem. ‘
Astrofysici hebben zich geconcentreerd op de helderste kleine satellietstelsels. Onze Melkweg zou er vier hebben, waaronder volgens de onderzoekers LMC en SMC. Gemiddeld zouden er tussen de 0 en 13 zijn voor de andere grote sterrenstelsels die zijn opgenomen in de Saga-waarnemingscampagne.
Intrigerend verschillende stervormingssnelheden
Het eerste artikel over dit onderwerp legt ook uit dat gastheermelkwegstelsels met grote satellieten, vergelijkbaar in grootte met de massieve LMC- en SMC-stelsels, over het algemeen meer satellieten hebben. De Melkweg heeft echter minder satellieten dan vergelijkbare sterrenstelsels, waardoor het een singulariteit is!
Het tweede artikel maakt de verwarring onder astrofysici nog groter als het gaat om onze Melkweg, omdat Saga heeft onthuld dat in een typisch gaststelsel satellieten altijd sterren vormen. Maar in het geval van de Melkweg vindt stervorming alleen plaats in de LMC en SMC. Alle kleinere satellieten zijn gestopt met de vorming van sterren.
Voor Risa Wechsler, en opnieuw in het persbericht van de Universiteit van Californië: “ We hebben nu een enigma. Wat in de Melkweg heeft ervoor gezorgd dat zijn kleine satellieten met een lage massa zijn gestopt met het vormen van sterren? Misschien heeft de Melkweg, in tegenstelling tot een typisch gaststelsel, een unieke combinatie van oudere satellieten die zijn gestopt met het vormen van sterren en nieuwere, actieve satellieten – de LMC en SMC – die pas onlangs in de donkere materiehalo van de Melkweg zijn gevallen. ‘
Men zal zich herinneren dat de studie van de dwergstelsels van de Melkweg en Andromeda er in het verleden toe heeft geleid dat sommige onderzoekers van mening waren dat de koude donkere materie hypothese moest worden verlaten ten gunste van de beroemde Mond theorie, die de wetten van Newtonvan de hemelmechanica wijzigt.
