Twee sterrenkundestudenten van de Universiteit Leiden hebben voor het eerst de hele Melkweg in kaart gebracht door dwergsterren te tellen. Ze ontdekten er in totaal 58 miljard. Zeven procent daarvan blijkt zich in de buitengebieden van onze Melkweg te bevinden. Het resultaat is het meest complete model voor de verdeling van dit soort sterren. Hun bevindingen zijn vandaag gepubliceerd in het vaktijdschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
De Melkweg bestaat uit een prominente, relatief platte schijf met dicht op elkaar staande heldere sterren, en een halo, een bol van sterren met een veel lagere dichtheid, daaromheen. Sterrenkundigen denken dat de halo het restant is van de eerste sterrenstelseltjes die ooit zijn samengesmolten om de Melkweg te vormen.
Om erachter te komen hoe de Melkweg er precies uitziet, tellen sterrenkundigen al langer sterren. Ook de Leidse sterrenkundestudenten Isabel van Vledder (21) en Dieuwertje van der Vlugt (22) deden dat in hun onderzoek. Ze gebruikten hiervoor echter geen gegevens van heldere sterren, maar die van 274 dwergsterren (zogeheten M-klasse-sterren) die per toeval door de Hubble-ruimtelescoop werden waargenomen terwijl die op zoek was naar de verste sterrenstelsels uit het vroege heelal.
Dwergsterren zijn ondermaatse sterren, vaak zonder waterstoffusie, die zo koud en lichtzwak zijn dat ze alleen te zien zijn met nabij-infraroodcamera’s. Van Vledder: “Sterrenkundigen nemen aan dat er heel veel van dit soort sterren zijn. Dat maakt ze eigenlijk heel geschikt om de Melkweg in kaart te brengen ook al zijn ze zo moeilijk te vinden.”
Opname van de hemel voor de 2MASS-infraroodsurvey, vergelijkbaar met Hubble-waarnemingen van de hele hemel in kleur (nabij-infrarood). De hier zichtbare sterren zijn merendeels heldere reuzensterren. Credit: Two-micron all sky survey (2MASS)
De studenten legden de gegevens van de 274 M-dwergen naast drie dichtheidsmodellen waarmee astronomen de platte schijf of de halo beschrijven of deze combineren. Om te berekenen welk model het beste de structuur van de Melkweg beschrijft, pasten de studenten vervolgens de Markov Chain Monte Carlo-methode toe. Van der Vlugt: “Je laat een rekenprogramma van iedere parameter van je model alle mogelijke waarden langslopen, alsof je heel veel mensen in een diepe kuil naar het laagste punt laat zoeken. Vervolgens stelt het programma vast welke waarde het beste met de data overeenkomt.”
Het model dat zowel de schijf als de halo beschrijft, bleek de perfecte match te zijn. Hiermee konden Van Vledder en Van der Vlugt uit de posities van de 274 M-dwergen het bestaan van 58 miljard M-dwergen afleiden. Ook was het mogelijk om een nauwkeurige schatting te geven van het aantal M-dwergsterren in de halo. Ze kwamen uit op zeven procent, een hoger percentage dan tot nu toe door sterrenkundigen was berekend.
De resultaten van de studenten zijn belangrijk voor toekomstig onderzoek met de Euclid-ruimtetelescoop van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA. Net als Hubble gaat Euclid nabij-infraroodopnames maken van de hele hemel. Van Vledder: “Met ons onderzoek kunnen sterrenkundigen nu beter inschatten of ze te maken hebben met een ver sterrenstelsel of met een dwergster uit ons eigen melkwegstelsel.” De studenten verwachten dat de Euclid-waarnemingen een nog nauwkeuriger beeld van de Melkweg zullen opleveren.
Van der Vlugt en Van Vledder deden het onderzoek voor hun bachelor Sterrenkunde aan de Universiteit Leiden. Ze werkten onder supervisie van de Leidse sterrenkundigen Benne Holwerda, Matthew Kenworthy en Rychard Bouwens.
Waarneemvelden van de Hubble-ruimtetelescoop waarin M-dwergsterren zijn gevonden. In elk veld werden slechts een paar dwergsterren gevonden. Door deze met elkaar te combineren kon een nauwkeurig model van de Melkweg worden afgeleid. Credit: Van Vledder et