Astronomen die gebruikmaken van de VISTA-telescoop van de ESO-sterrenwacht op Paranal hebben een tot nu toe onbekend onderdeel van de Melkweg ontdekt. Door de posities in kaart te brengen van een klasse van veranderlijke sterren die cepheïden worden genoemd, is een schijf van jonge sterren opgespoord die verscholen zit achter dichte stofwolken in de centrale ‘bult’ van de Melkweg.
Bij de ESO-survey Vista Variables in the Vía Láctea Survey (VVV) [1] worden met de VISTA telescoop van de ESO-sterrenwacht op Paranal op verschillende tijdstippen meerdere infrarood-opnamen gemaakt van de centrale delen van ons sterrenstelsel [2]. Daarbij worden talrijke nieuwe objecten ontdekt, waaronder veranderlijke sterren, sterrenhopen en ontploffende sterren (eso1101, eso1128, eso1141). Een team van astronomen, onder leiding van Istvan Dékány van de Pontificia Universidad Católica de Chile, heeft nu gegevens van deze survey gebruikt die tussen 2010 en 2014 zijn verzameld. Daarbij is een tot nu toe onbekende component van ons thuisstelsel de Melkweg gevonden.
‘Aangenomen werd dat de centrale bult van de Melkweg uit grote aantallen oude sterren bestaat. Maar de VISTA-gegevens laten iets nieuws zien – iets dat heel jong is naar astronomische maatstaven!’, zegt Istvan Dékány, hoofdauteur van het nieuwe onderzoek. Bij hun analyse van gegevens van de survey hebben de astronomen 655 potentiële veranderlijke sterren ontdekt van een soort die cepheïden worden genoemd. Deze sterren zwellen met grote regelmaat op, om vervolgens weer samen te trekken. Tijdens deze cyclus, die enkele dagen tot maanden kan duren, veranderen de sterren van helderheid.
Hoe helderder een cepheïde is, des te langer duurt zijn cyclus. Zwakkere cepheïden pulseren dus sneller dan heldere. Dit opmerkelijk exacte verband, dat in 1908 werd opgemerkt door de Amerikaanse astronoom Henrietta Swan Leavitt, maakt het cepheïdenonderzoek tot een van de meest doeltreffende methoden om afstanden te meten, en om de posities van verre objecten in de Melkweg en daarbuiten in kaart te brengen. Maar er zit een addertje onder het gras: niet alle cepheïden zijn gelijk. Er zijn twee hoofdsoorten, waarvan de ene veel jonger is dan de andere. Tussen de 655 cepheïden die het team heeft opgespoord, blijken 35 zogeheten klassieke cepheïden te zitten. Dat zijn jonge, heldere sterren die sterk verschillen van de gebruikelijke, veel oudere bewoners van de centrale bult van de Melkweg. De astronomen hebben informatie verzameld over de helderheden en pulsatieperioden van deze sterren, en daaruit de afstanden van de 35 klassieke cepheïden bepaald. Hun pulsatieperioden, die verband houden met hun ouderdom, verraden dat ze erg jong zijn.
‘Alle 35 klassieke cepheïden die we ontdekt hebben, zijn minder dan 100 miljoen jaar oud. De jongste zou zelfs maar ongeveer 25 miljoen jaar oud kunnen zijn, en we kunnen niet uitsluiten dat er nóg jongere en helderdere cepheïden te vinden zijn,’ aldus co-auteur Dante Minniti van de Universidad Andres Bello in Santiago (Chili). Het jonge karakter van deze klassieke cepheïden wijst er sterk op dat er de afgelopen 100 miljoen jaar een tot nu toe onbekende aanvoer van pas gevormde sterren heeft plaatsgevonden naar het centrale deel van de Melkweg. Maar dat was niet de enige opmerkelijke ontdekking die uit de surveygegevens is voortgekomen.
Bij het in kaart brengen van de ontdekte cepheïden stuitte het team op een compleet nieuw onderdeel van de Melkweg: een dunne schijf van jonge sterren in de galactisch bult. Deze nieuwe component van ons thuisstelsel is bij eerdere surveys niet opgemerkt, omdat hij verscholen zit achter dichte stofwolken. Zijn ontdekking bewijst de unieke kracht van VISTA, die ontworpen is om de diepe structuren van de Melkweg te onderzoeken door gedetailleerde infraroodopnamen met een groot beeldveld te maken. ‘Dit onderzoek is het overtuigende bewijs dat VISTA ongeëvenaarde mogelijkheden biedt bij het verkennen van verscholen gebieden in onze Melkweg, die niet toegankelijk zijn voor andere surveys,’ benadrukt Dékány.
‘Dit deel van de Melkweg was volkomen onbekend totdat onze VVV-survey het ontdekte!’, voegt Minniti daar aan toe. Verder onderzoek moet uitwijzen of deze cepheïden zijn geboren in de omgeving waar ze nu zijn aangetroffen, of dat ze meer van buitenaf komen. Om meer inzicht te krijgen in de ontwikkeling van onze Melkweg, en die van sterrenstelsels in het algemeen, is het cruciaal om hun fundamentele eigenschappen, interacties en evolutie beter te begrijpen.
Noten
[1] De VVV-survey richt zich op de centrale delen van onze Melkweg, die in vijf nabij-infrarode golflengtebanden onderzocht worden. De survey bestrijkt een gebied van 520 vierkante graad dat minstens 355 open en 33 bolvormige sterrenhopen omvat. Om veranderlijke objecten te kunnen opsporen, wordt elk van de honderd stukjes waarin dit gebied is opgedeeld meerdere malen bekeken. Naar verwachting zal dit een catalogus van ongeveer een miljard puntbronnen opleveren, waarvan ruwweg een miljoen een veranderlijke helderheid hebben. Deze catalogus zal worden gebruikt om een driedimensionale kaart van de centrale bult van de Melkweg te maken.
[2] Stofwolken in de interstellaire ruimte absorberen en verstrooien zichtbaar licht heel sterk, wat hen ondoorzichtig maakt. Maar op langere golflengten, zoals die welke door VISTA worden waargenomen, zijn de wolken veel transparanter, waardoor ook achter het stof liggende gebieden onderzocht kunnen worden.
Meer informatie
De resultaten van dit onderzoek staan in het artikel ‘The VVV Survey reveals classical Cepheids tracing a young and thin stellar disk across the Galaxy’s bulge’ van I. Dékány et al., dat in de Astrophysical Journal Letters verschijnt.
Het onderzoeksteam bestaat uit I. Dékány (Instituto Milenio de Astrofísica, Santiago, Chili; Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chili), D. Minniti (Universidad Andres Bello, Santiago, Chili; Instituto Milenio de Astrofísica MAS en Basal-CATA, Santiago, Chili; en Vatican Observatory, Vaticaanstad), D. Majaess (Saint Mary’s University, Halifax, Nova Scotia, Canada; Mount Saint Vincent University, Halifax, Nova Scotia, Canada), M. Zoccali (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chili; Instituto Milenio de Astrofísica, Santiago, Chili), G. Hajdu (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chili; Instituto Milenio de Astrofísica, Santiago, Chili), J. Alonso-García (Universidad de Antofagasta, Antofagasta, Chili; Instituto Milenio de Astrofísica, Santiago, Chili), M. Catelan (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chili; Instituto Milenio de Astrofísica, Santiago, Chili), W. Gieren (Universidad de Concepción, Concepción, Chili; Instituto Milenio de Astrofísica, Santiago, Chili) en J. Borissova (Universidad de Valparaíso, Valparaíso, Chili; Instituto Milenio de Astrofísica, Santiago, Chili).
ESO is de belangrijkste intergouvernementele astronomische organisatie in Europa en de meest productieve sterrenwacht ter wereld. Zij wordt ondersteund door zestien lidstaten: België, Brazilië, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Italië, Nederland, Oostenrijk, Polen, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland, en door gastland Chili. ESO voert een ambitieus programma uit, gericht op het ontwerpen, bouwen en beheren van grote sterrenwachten die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. Ook speelt ESO een leidende rol bij het bevorderen en organiseren van samenwerking op astronomisch gebied. ESO beheert drie waarnemingslocaties van wereldklasse in Chili: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staan ESO’s Very Large Telescope (VLT), de meest geavanceerde optische sterrenwacht ter wereld, en twee surveytelescopen: VISTA werkt in het infrarood en is de grootste surveytelescoop ter wereld en de VLT Survey Telescope is de grootste telescoop die specifiek is ontworpen om de hemel in zichtbaar licht in kaart te brengen. ESO is ook de Europese partner van de revolutionaire telescoop ALMA, het grootste astronomische project van dit moment. En op Cerro Armazones, dicht bij Paranal, bouwt ESO de 39-meter Europese Extremely Large optical/near-infrared Telescope (E-ELT), die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.
