De Melkweg heeft een gebroken arm. Uit een van de spiraalarmen van ons sterrenstelsel steekt een opvallende structuur.

Het lijkt wel een bot dat uit een breuk steekt. De structuur, die bestaat uit een groep jonge sterren en stervormende gaswolken, staat in een schuine hoek ten opzicht van de rest van de arm. Het is voor het eerst dat astronomen een structuur in de Melkweg ontdekken die zo opvallend uitsteekt ten opzichte van de armen.

De breuk zit in de Sagittariusarm, een van de duidelijkste spiraalarmen van ons sterrenstelsel. Het uitsteeksel heeft een lengte van drieduizend lichtjaar. De arm zelf is tienduizenden lichtjaren lang.

Achteraf gezien
LEES OOK
Achteraf gezien

Opgewonden spiraal

De astronomen kwamen de gekke structuur op het spoor toen ze bekeken hoe de spiraalarm gebogen is. Oftewel: hoe ‘strak’ hij is opgewonden rond het midden van het sterrenstelsel.

De mate waarin een spiraal zit opgewonden, is aan te geven met de krommingshoek. Een cirkel heeft een krommingshoek van 0. Hoe meer de spiraalarm verder naar buiten uitwaaiert, hoe ‘losser’ de spiraal en hoe groter deze hoek.

‘De meeste Melkwegmodellen zeggen dat de Sagittariusarm een hoek heeft van 12 graden. De structuur die wij onderzochten, steekt uit met een hoek van bijna 60 graden’, zegt onderzoeksleider Michael Kuhn van de Amerikaanse universiteit Caltech.

De sterren en nevels die samen de structuur vormen, bewegen als één groep met een gedeelde snelheid en richting. Dat wijst erop dat de groep waarschijnlijk gezamenlijk is gevormd. Mogelijk heeft iets van buitenaf de sterren en nevels scheefgetrokken.  

Een verzameling jonge sterren en gaswolken vormt een opvallend uitsteeksel van de Sagittariusarm. De gele stip is de zon, en dus ook de plek waar de aarde zich bevindt. Beeld: NASA/JPL-Caltech

Bekend van de buren

Dergelijke vreemde uitsteeksels hebben astronomen wel vaker gezien bij de spiraalarmen van andere sterrenstelsels, maar nog nooit bij de Melkweg. Van alle sterrenstelsels die we vanaf de aarde kunnen zien, is de structuur van ons eigen stelsel het lastigst in kaart te brengen. Dat klinkt misschien gek, maar we wonen zelf in de Melkwegschijf en kijken daarom vanuit onze planeet tegen een zijaanzicht van het stelsel aan. Dat maakt het onderscheiden van de verschillende armen behoorlijk lastig. De vraag was dan ook of ‘onze’ spiraalarmen glad zijn, of dat ook zij gekke uitsteeksels hebben zoals we bij andere stelsels hebben gezien.

De astronomen gebruikten beelden die zijn gemaakt door de inmiddels gepensioneerde ruimtetelescoop Spitzer, voordat hij in 2020 werd uitgeschakeld. Deze telescoop meet warmtestraling en was daarom bij uitstek geschikt om te zoeken naar jonge, hete sterren zoals die in de structuur zitten. Het feit dat deze sterren omringd zijn door gas was voor Spitzer geen probleem: hoewel hun zichtbare licht in de nevelen verloren gaat, straalt het gebied wel gewoon warmte uit.

De astronomen maakten ook gebruik van meetgegevens van ruimtetelescoop Gaia. Daarmee konden ze vaststellen hoe ver weg de gemeten sterren zijn. Die informatie is nodig om ook de oriëntatie van de structuur ten opzicht van de rest van de arm in kaart te brengen. ‘Toen we de informatie van Gaia en Spitzer combineerden en een driedimensionale kaart konden maken, zagen we pas hoe complex deze regio is’, zegt Kuhn. 

In het uitsteeksel zitten verschillende bekende nevels. Een daarvan is de Adelaarsnevel, die beroemd is dankzij een prachtig plaatje dat de Hubble-ruimtelescoop schoot van zijn ‘pilaren der creatie’. Hoewel de nevels zelf dus geen nieuwkomers zijn, was hun oriëntatie ten opzicht van de rest van de arm nog niet eerder zo duidelijk in kaart gebracht Beeld: ESA/Hubble.

Oude kaart

Astronoom Anthony Brown van de Universiteit Leiden wijst erop dat het gebied met jonge sterren in de jaren vijftig al in kaart is gebracht. Toen viel de vreemde hoek van het gebied echter niet op. ‘Als je nu terugkijkt naar die oude kaart is het heel duidelijk. Maar in die tijd is er geen aandacht aan besteed. De Gaia-telescoop heeft het pas echt mogelijk gemaakt om de afstand en beweging van deze groep goed te bepalen.’

‘Dit laat een ander beeld van de armen van de Melkweg zien dan we tot nog toe kenden’, stelt Brown. ‘De kaart die we in ons hoofd hadden van spiraalarmen moet gewijzigd worden.’

.