Spiraalgolven drijven sterren in kuddes door de melkweg

In de omgeving van de zon bevinden zich `kuddes' van sterren die ongewone bewegingen vertonen. Dat is ontdekt door Europese astronomen die de ruimtelijke beweging van meer dan 6.000 sterren binnen een afstand van 1000 lichtjaar in kaart hebben gebracht. Normaal is dat sterren in bijna cirkelvormige banen rond het melkwegcentrum bewegen en wel langzamer naarmate hun afstand tot dit centrum groter is. De zon maakt één omloop in ruim 200 miljoen jaar op een afstand van 25.000 lichtjaar van het centrum. In een artikel dat binnenkort in Astronomy & Astrophysics verschijnt, laten de astronomen echter zien dat 20 procent van de omringende sterren ook nog een beweging loodrecht op deze onverstoorde omloopbeweging heeft.

Benoit Famaey (Université Libre de Bruxelles) en zijn collega's gebruikten voor hun onderzoek het databestand van Hipparcos, de Europese satelliet die in de jaren negentig de afstand en beweging (aan de hemel) van meer dan 100.000 sterren heeft gemeten. Door deze informatie te combineren met de snelheid van de sterren in de waarnemingsrichting (zoals gemeten met de spectrovelocitymeter van het Observatoire de Haute-Provence in Frankrijk), konden de werkelijke snelheid en richting in de ruimte worden bepaald. En zo werden verscheidene kuddes van sterren gevonden die tijdens hun omloopbeweging ook van het melkwegcentrum af of er naar toe bewegen.

De sterren in zo'n kudde hebben fysisch weinig met elkaar gemeen. Ze hebben ook verschillende leeftijden en kunnen dus niet gelijktijdig zijn ontstaan. Het zijn geen overblijfselen van grotere groepen die in de loop van de tijd door de rotatie van het melkwegstelsel zijn uitgerekt en uitgedund, maar groepen individuele sterren die door een uitwendige invloed een duw in één richting hebben gekregen. Deze invloed zou het gravitatieveld van de spiraalarmen van het melkwegstelsel kunnen zijn geweest. Deze armen zijn geen vaste structuren, maar gebieden met een hogere ster- en gasdichtheid die `spiraalgolven' of `dichtheidsgolven' worden genoemd. Deze golven zouden een verandering in de bewegingsrichting van grote groepen sterren teweeg kunnen brengen.

De astronomen vragen zich nu af op welke schaal dit verschijnsel zich voordoet en welke invloed het kan hebben gehad op de ontwikkeling van het melkwegstelsel. Verder vragen zij zich af in hoeverre de sterren in de omgeving van de zon nu nog als referentie kunnen worden gebruik voor het bepalen van de beweging van de zon zèlf. Tot nu toe werd aangenomen dat deze sterren geen extra, afwijkende snelheden hadden en dus als `lokaal rustsysteem' konden worden gebruikt. De zon zou dan ten opzichte van hen een snelheid van 20 kilometer per seconde hebben. Computersimulaties laten nu echter zien dat omringende sterren afwijkende snelheden van zo'n 10 km/s zouden kunnen hebben, waardoor ze het referentiesysteem in belangrijke mate zouden kunnen verstoren.