Om kaarten van deze structuren te maken, wenden astronomen zich tot individuele sterren. De samenstelling van elke ster registreert de geboorteplaats, leeftijd en geboorte-ingrediënten, zodat de studie van sterrenlicht een vorm van galactische cartografie mogelijk maakt – evenals genealogie. Door de sterren in tijd en plaats te plaatsen kunnen astronomen de geschiedenis nagaan en afleiden hoe de Melkweg, stukje bij beetje, over miljarden jaren heen is gebouwd.
De eerste grote poging om de vorming van de oorspronkelijke Melkweg te bestuderen begon in de jaren zestig, toen Olin Eggen, Donald Lynden-Bell en Alan Sandage, voormalig student van Edwin Hubble, betoogden dat het sterrenstelsel instortte door een wervelende gaswolk. . Lange tijd daarna dachten astronomen dat de eerste structuur die in onze Melkweg verscheen een halo was, gevolgd door een heldere, dichte schijf van sterren. Naarmate er krachtigere telescopen online kwamen, maakten astronomen steeds nauwkeurigere kaarten en begonnen ze hun ideeën over hoe de melkweg tot stand kwam te verfijnen.
Alles veranderde in 2016, toen de eerste gegevens van de Gaia-satelliet van het European Space Agency terugkeerden naar de aarde. Gaia meet nauwkeurig de banen van miljoenen sterren door het hele sterrenstelsel, waardoor astronomen kunnen leren waar deze sterren zich bevinden, hoe ze door de ruimte bewegen en hoe snel ze gaan. Met Gaia konden astronomen een scherper beeld van de Melkweg schetsen – een beeld dat veel verrassingen onthulde.
De uitstulping is niet bolvormig maar pindavormig en maakt deel uit van een grotere balk die door het centrum van ons sterrenstelsel loopt. Het sterrenstelsel zelf is kromgetrokken als de rand van een gehavende cowboyhoed. De dikke schijf wordt ook langer en wordt dikker naar de randen toe, en kan zich vóór de halo hebben gevormd. Astronomen weten niet eens zeker hoeveel spiraalarmstelsels eigenlijk hebben.
De kaart van ons eilanduniversum is niet zo netjes als het ooit leek. Ook niet zo vredig.
“Als je naar een traditionele foto van de Melkweg kijkt, heb je een mooie bolvormige halo en een mooie, regelmatig ogende schijf, en alles is een beetje stabiel en stil. Maar wat we nu weten is dat dit sterrenstelsel zich in een staat van onevenwicht bevindt”, zegt Charlie Conroy, astronoom aan het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. “Dit beeld dat het eenvoudig en goed gemonteerd is, is de afgelopen jaren echt weggegooid.”
Een nieuwe kaart van de Melkweg
Drie jaar lang nadat Edwin Hubble zich realiseerde dat Andromeda een sterrenstelsel op zichzelf was, waren hij en andere astronomen bezig met het in beeld brengen en classificeren van honderden eilanduniversums. Deze sterrenstelsels leken in een paar overheersende vormen en maten te bestaan, dus ontwikkelde Hubble een basisclassificatieschema dat bekend staat als het hooivorkdiagram: hij verdeelde sterrenstelsels in twee categorieën: elliptisch en spiraalvormig.
Astronomen gebruiken dit schema nog steeds om sterrenstelsels, inclusief de onze, te categoriseren. Voorlopig is de Melkweg een spiraal, met armen die de belangrijkste kraamkamers zijn van sterren (en dus planeten). Een halve eeuw lang dachten astronomen dat er vier hoofdarmen waren: Boogschutter, Orion, Perseus en de Cygnus-arm (we leven in een kleinere editie, fantasieloos de Lokale Arm genoemd). Maar nieuwe metingen van superreuzensterren en andere objecten schetsen een ander beeld, en astronomen zijn het niet langer eens over het aantal armen of hun grootte, of zelfs over de vraag of ons sterrenstelsel een vreemde bal tussen eilanden is.
“Opvallend is dat bijna geen enkele buitenste sterrenstelsel vier spiralen vertoont die zich vanuit hun centrum naar hun buitenste gebieden uitstrekken”, zegt Xu Ye, een astronoom bij het Chinese Purple Mountain Observatory, in een e-mail.