Lange tijd werd aangenomen dat de Melkweg zich geleidelijk vormde. In 1962 stelden Olin Eggen, Donald Linden-Bell en Allan Sandage een hypothese voor die bekend werd als het ELS-model (genoemd naar de beginletters van hun achternaam). Volgens haar draaide ooit een homogene gaswolk langzaam rond in plaats van de Melkweg. Het leek op een bal en bereikte een diameter van ongeveer 300.000 lichtjaar, en bestond voornamelijk uit waterstof en helium. Onder invloed van de zwaartekracht kromp de protogalaxie en werd plat; tegelijkertijd versnelde zijn rotatie merkbaar.
Bijna twee decennia lang was dit model geschikt voor wetenschappers. Nieuwe observatieresultaten toonden echter aan dat de Melkweg niet had kunnen ontstaan zoals de theoretici dicteerden.
Volgens dit model wordt eerst een halo gevormd en vervolgens een galactische schijf. Er zijn echter ook zeer oude sterren in de schijf, bijvoorbeeld de rode reus Arcturus, wiens leeftijd meer dan tien miljard jaar is, of talrijke witte dwergen van dezelfde leeftijd.
Er zijn bolvormige clusters gevonden in zowel de galactische schijf als de halo die jonger zijn dan het ELS-model suggereert. Het is duidelijk dat ze later door onze Melkweg werden opgenomen.
Veel sterren in de halo draaien in een andere richting dan de Melkweg. Misschien bevonden zij zich ook ooit buiten de Melkweg, maar toen werden ze in deze "stervortex" getrokken - als een toevallige zwemmer in een draaikolk.
In 1978 stelden Leonard Searle en Robert Zinn hun eigen model voor de vorming van de Melkweg voor. Ze werd aangeduid als "model SZ". Nu is de geschiedenis van de Melkweg veel gecompliceerder geworden. Tot voor kort werd haar jeugd, in de hoofden van astronomen, beschreven net zo eenvoudig als in de mening van natuurkundigen: rechtlijnige translatiebeweging. De mechanica van wat er gebeurde was duidelijk zichtbaar: er was een homogene wolk; het bestond alleen uit het gelijkmatig verspreiden van gas. Niets, door zijn aanwezigheid, compliceerde de berekeningen van theoretici.
Nu, in plaats van één enorme wolk in de visioenen van wetenschappers, verschenen er meerdere kleine, grillig verspreide wolken tegelijk. Onder hen waren de sterren; ze bevonden zich echter alleen in de halo. Alles in de halo kookte: de wolken botsten; de gasmassa's werden gemengd en verdicht. Na verloop van tijd vormde dit mengsel een galactische schijf. Er begonnen nieuwe sterren in te verschijnen. Dit model kreeg later echter kritiek.
Het was onmogelijk te begrijpen wat de halo en de galactische schijf met elkaar verbond. Deze verdikkende schijf en de spaarzame sterrenomhulling eromheen hadden weinig gemeen. Al nadat Searle en Zinn hun model hadden gemaakt, bleek dat de halo te langzaam roteert om een galactische schijf te vormen. Te oordelen naar de verdeling van chemische elementen, kwamen de laatste voort uit protogalactisch gas. Ten slotte bleek het impulsmoment van de schijf tien keer hoger te zijn dan de halo.
Promotie video:
Het geheim is dat beide modellen een kern van waarheid bevatten. Het probleem is dat ze te simpel en eenzijdig zijn. Beide lijken nu fragmenten te zijn van hetzelfde recept waarmee de Melkweg is gemaakt. Eggen en zijn collega's lazen een paar regels uit dit recept, Searle en Zinn een paar anderen. Daarom, in een poging ons de geschiedenis van onze Melkweg opnieuw voor te stellen, merken we af en toe bekende regels op, die al een keer zijn gelezen.
Dus het begon allemaal kort na de oerknal. “Tegenwoordig wordt algemeen aangenomen dat fluctuaties in de dichtheid van donkere materie aanleiding gaven tot de eerste structuren - de zogenaamde donkere halo's. Dankzij de zwaartekracht zijn deze structuren niet uiteengevallen”, merkt de Duitse astronoom Andreas Burkert op, de auteur van een nieuw model van de geboorte van de Melkweg.
Donkere halo's werden de embryo's - kernen - van toekomstige sterrenstelsels. Gas verzamelde zich om hen heen onder invloed van de zwaartekracht. Er trad een homogene ineenstorting op, zoals het ELS-model het beschrijft. Binnen 500-1000 miljoen jaar na de oerknal werden de gasclusters die de donkere halo's omringen de "broedplaatsen" van sterren. Hier ontstonden kleine protogalaxies. De eerste bolvormige sterrenhopen verschenen in dichte gaswolken, omdat sterren hier honderden keren vaker werden geboren dan waar dan ook. Protogalaxies kwamen in botsing en versmolten met elkaar - zo werden grote sterrenstelsels, inclusief onze Melkweg, gevormd. Tegenwoordig is het omgeven door donkere materie en een halo van enkele sterren en hun bolvormige sterrenhopen, deze ruïnes van het universum, waarvan de leeftijd meer dan 12 miljard jaar is.
Er waren veel zeer zware sterren in de protogalaxies. In minder dan enkele tientallen miljoenen jaren zijn de meeste ontploft. Deze explosies verrijkten de gaswolken met zware chemische elementen. Daarom werden sterren niet in de galactische schijf geboren zoals in de halo - ze bevatten honderden keren meer metalen. Bovendien creëerden deze explosies krachtige galactische draaikolken die het gas verwarmden en het uit de protogalaxies veegden. De scheiding van gasmassa's en donkere materie heeft plaatsgevonden. Dit was de belangrijkste fase in de vorming van sterrenstelsels, waarmee in geen enkel model eerder rekening werd gehouden.
Ondertussen kwamen donkere halo's steeds meer met elkaar in botsing. In dit geval strekten de protogalaxieën zich uit of vielen ze uiteen. Deze rampen doen denken aan de ketens van sterren die sinds de "jeugd" in de halo van de Melkweg bewaard zijn gebleven. Door hun locatie te bestuderen, kan men de gebeurtenissen in die tijd beoordelen. Geleidelijk aan vormde zich uit deze sterren een enorme bol - de halo die we zien. Terwijl het afkoelde, drongen gaswolken erin. Hun impulsmoment bleef behouden, dus vielen ze niet ineen tot een enkel punt, maar vormden ze een roterende schijf. Dit alles gebeurde meer dan 12 miljard jaar geleden. Het gas werd nu gecomprimeerd zoals beschreven in het ELS-model.
Op dit moment wordt ook de "uitstulping" van de Melkweg gevormd - het middelste deel, dat lijkt op een ellipsoïde. Ardennen is samengesteld uit zeer oude sterren. Het is duidelijk ontstaan bij de fusie van de grootste protogalaxies, die de gaswolken het langst vasthielden. Daartoe behoorden neutronensterren en kleine zwarte gaten - overblijfselen van exploderende supernovae. Ze versmolten met elkaar en absorbeerden tegelijkertijd gasstromen. Misschien is dit de manier waarop een enorm zwart gat werd geboren, dat zich nu in het centrum van onze Melkweg bevindt.
De geschiedenis van de Melkweg is veel chaotischer dan eerder werd gedacht. Ons thuisstelsel, indrukwekkend zelfs naar kosmische maatstaven, werd gevormd na een reeks van inslagen en fusies - na een reeks kosmische rampen. Sporen van die oude gebeurtenissen zijn vandaag te vinden.
Niet alle sterren in de Melkweg draaien bijvoorbeeld rond het galactische centrum. Het is duidelijk dat ons Melkwegstelsel in de miljarden jaren van zijn bestaan veel medereizigers heeft "opgeslokt". Elke tiende ster in de galactische halo is minder dan 10 miljard jaar oud. Tegen die tijd had de Melkweg zich al gevormd. Misschien zijn dit de overblijfselen van ooit gevangen dwergstelsels. Een groep Britse wetenschappers van het Astronomical Institute (Cambridge), onder leiding van Gerard Gilmour, berekende dat de Melkweg blijkbaar 40 tot 60 dwergstelsels van het Karin-type opslokte.
Bovendien trekt de Melkweg enorme hoeveelheden gas aan. Zo zagen Nederlandse astronomen in 1958 veel kleine vlekjes in de halo. In feite bleken het gaswolken te zijn, die voornamelijk uit waterstofatomen bestonden en naar de galactische schijf snelden.
Onze Melkweg zal zijn eetlust in de toekomst niet matigen. Het zal duidelijk de dwergstelsels absorberen die het dichtst bij ons staan - Fornax, Karina en misschien Sextane, en dan versmelten met de Andromeda-nevel. Rondom de Melkweg - deze onverzadigbare "ster-kannibaal" - zal zelfs verlaten worden.
