Dansen met reuzen: de bewegingen van dwerg satellietstelsels
Dwerg satellietsterrenstelsels in de Melkweg voeren een andere dans uit dan onderzoekers aanvankelijk verwachtten. Marius Cautun van Durham University ontving een Marie Curie beurs om de geheimen van deze orbitale dans te ontrafelen. 1 oktober 2018 start hij zijn onderzoek bij de Sterrewacht Leiden.
Niet als verwacht
Grote sterrenstelsels zoals onze eigen Melkweg worden omringd door een groot aantal zwakkere stelsels, zogenaamde dwerg sterrenstelsels. Deze dwergstelsels voeren een ingewikkelde orbitale dans uit rond hun moederstelsels. Denk hierbij aan de beweging van de manen rondom de gigantische planeet Jupiter. Theoretische modellen voorspelden dat deze dans moest bestaan uit willekeurig georiënteerde, elliptische banen. Observaties laten echter precies het tegenovergestelde zien: de meeste satellietsterrenstelsels in de Melkweg draaien allemaal in hetzelfde vlak en hun banen zijn veel ronder dan verwacht.
Fundamentele ineenstorting
‘Dit is een groot probleem waar nog geen antwoord op is’, vertelt Cautun. ‘Het zou een fundamentele ineenstorting van het huidige kosmologische model kunnen betekenen. Het alternatief is dat ons eigen Melkwegstelsel zeer atypisch is: een 1 -op-1000-systeem.’ Onderzoekers kunnen momenteel nog geen onderzoek doen naar de banen van dwergsatellieten van andere grote sterrenstelsels, zoals het nabije Andromeda stelsel. Daarom is de enige optie nu om de Melkweg in meer detail te onderzoeken.
Baanbrekend inzicht
Cautun hoopt dat zijn onderzoek baanbrekende nieuwe inzichten oplevert in de abnormale bewegingen van de Melkweg-satellieten. Op die manier hoopt hij ook formatiegeschiedenis van onze Melkweg verder te ontrafelen. Hij zal hiervoor eerst de verschijnselen onderzoeken die de atypische banen van de satellietstelsels veroorzaken. Satellietstelsels vormen op enige afstand van de Melkweg en worden vervolgens aangetrokken door de donkere materie van ons eigen stelsel. ‘Deze aanwas van satellieten vind plaats lang voorkeursrichtingen, de zogenaamde filamenten van het kosmische web. Ik ga onderzoeken in welke mate dit proces correlaties veroorzaakt in de banen van satellietstelsels,’ legt Cautun uit.
Zwakke dwergen
Huidig onderzoek richt zich enkel op de banen van sterke dwergsatellieten. De zwakkere dwergsatellieten moeten echter ook belangrijke aanwijzingen bevatten. Rondom ons sterrenstelsel zijn ongeveer 40 van zulke voorbeelden bekend. Ten tweede zal Cautun daarom gedetailleerde kosmologische simulaties uitvoeren om de verdeling van zeer zwakke melkwegsatellieten te voorspellen. ‘Vervolgens zal ik deze voorspellingen van het model vergelijken met observaties om het huidige kosmologische paradigma te testen. Dezelfde simulaties zijn ook essentieel voor het testen van de aard van modellen voor donkere materie en de vorming van sterrenstelsels.’
Omslagfoto: Het nabije Andromeda stelsel met rechts eronder het dwergsatellietstelsel Messier 110.
De Marie Skolodowska Curie acties (MSCA) zijn een initiatief van de Europese Commissie. De MSCA verstrekt beurzen om het voor onderzoekers aantrekkelijker te maken in Europa te komen werken. De beurzen zijn geschikt voor onderzoekers die in het buitenland willen werken. Individuele onderzoekers, of onderzoekers bij kennisinstellingen of bedrijven kunnen een beurs aanvragen. Ook organisaties en bedrijven die een onderzoeker uit het buitenland willen aannemen, kunnen een beroep doen op een beurs. Voor de periode 2013-2020 is een bedrag van €5,6 miljard vrijgemaakt.