Aan de hand van een multi-gigapixel-opname van de VISTA infrarood-surveytelescoop van de ESO-sterrenwacht op Paranal heeft een internationaal team van astronomen een catalogus samengesteld van 84 miljoen sterren in het centrale deel van de Melkweg. Dit reusachtige gegevensbestand bevat meer dan tien keer zoveel sterren als eerdere onderzoeken en helpt onze kennis van ons thuisstelsel flink vooruit.
De opname biedt de toeschouwer een ongelooflijk, ‘inzoombaar’ overzicht van het hart van onze Melkweg. ‘Door de ontelbare sterren rond het Melkwegcentrum gedetailleerd te observeren, kunnen we meer te weten komen over de vorming en ontwikkeling van ons eigen sterrenstelsel, en van spiraalstelsels in het algemeen,’ verklaart Roberto Saito (Pontificia Universidad Católica de Chile, Universidad de Valparaíso en The Milky Way Millennium Nucleus, Chili), hoofdauteur van het onderzoek. De meeste spiraalstelsels, waaronder ons eigen Melkwegstelsel, hebben een grote concentratie van oude sterren rond hun centrum, die door astronomen de bulge (‘bult’) wordt genoemd. Betere kennis van de ontwikkeling van deze centrale verdikking is van vitaal belang voor ons begrip van het Melkwegstelsel als geheel. Maar het valt niet mee om dit gebied gedetailleerd waar te nemen. ‘Waarnemingen van de bulge van de Melkweg zijn heel moeilijk, omdat deze schuilgaat achter stof,’ zegt Dante Minniti (Pontificia Universidad Catolica de Chile, Chili), mede-auteur van dit onderzoek, ‘Om het hart van de Melkweg te kunnen bekijken, moeten we waarnemingen doen in het infrarood, dat minder hinder ondervindt van het stof.’
Met zijn grote spiegel, grote beeldveld en zeer gevoelige infrarooddetectors is ESO’s 4,1-meter Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy (VISTA) geknipt voor deze taak. Het team astronomen maakt gebruik van gegevens van het VISTA Variables in the Via Lactea-programma (VVV) [1], een van de zes openbare surveys die met VISTA worden uitgevoerd. Met deze gegevens is een kolossale kleurenfoto van 54.000 bij 40.500 pixels (ruim 2 miljard pixels in totaal) samengesteld – een van de grootste astronomische opnamen die ooit zijn vervaardigd. Aan de hand van deze gegevens heeft het team nu de grootste catalogus aller tijden samengesteld van de centrale concentratie van sterren van onze Melkweg [2].
Om deze enorme catalogus te helpen analyseren, is een grafiek gemaakt waarin de helderheden van ongeveer 84 miljoen sterren zijn uitgezet tegen hun respectieve kleuren. Het daaruit voortkomende kleur-helderheidsdiagram bevat meer dan tien keer zo veel sterren als die van voorgaande onderzoeken, en het is voor het eerst dat de volledige bulge in kaart is gebracht. Een kleur-helderheidsdiagram is een waardevol hulpmiddel dat door astronomen wordt gebruikt om de verschillende fysische eigenschappen van sterren te onderzoeken, zoals hun temperaturen, massa’s en leeftijden [3].
‘Elke ster neemt een specifieke positie in op dit diagram. Deze positie is afhankelijk van de helderheid en de temperatuur die de ster op dit moment in zijn leven heeft. Omdat de nieuwe gegevens ons in één keer een momentopname van alle sterren geven, kunnen we de sterren in dit deel van de Melkweg aan een bevolkingsonderzoek onderwerpen,’ legt Minniti uit. Het nieuwe kleur-helderheidsdiagram van de bulge bevat een schat aan informatie over de structuur en inhoud van de Melkweg. Een van de interessante resultaten die de nieuwe gegevens hebben opgeleverd, is het grote aantal zwakke, rode dwergsterren. Dit zijn goede kandidaten voor de zoektocht naar kleine exoplaneten met behulp van de transitmethode [4]. ‘Een ander positief aspect van de VVV-survey is dat het een van ESO’s openbare VISTA-surveys is. Dit betekent dat we alle gegevens openbaar toegankelijk maken via het data-archief van ESO. Naar we verwachten zal deze geweldige informatiebron nog vele andere spannende resultaten opleveren,’ besluit Saito.
Noten
[1] De VISTA Variables in the Via Lactea (VVV)-survey is een openbare nabij-infraroodsurvey van ESO, die zich richt op het zuidelijke vlak en de bulge van de Melkweg. Hij ging in 2010 van start en kreeg alles bij elkaar 1929 uur waarneemtijd toegewezen, verspreid over een periode van vijf jaar. Via Lactea is de Latijnse benaming voor de Melkweg.
[2] De opname die bij dit onderzoek is gebruikt, beslaat ongeveer 315 vierkante graad – iets minder dan één procent van de complete hemel. Bij de waarnemingen ging het licht van de sterren door drie verschillende infraroodfilters. De catalogus vermeldt zowel de posities van alle sterren als de helderheden zoals die door de drie filters zijn gemeten. Hij omvat ongeveer 173 miljoen objecten, waarvan er ongeveer 84 miljoen als sterren zijn herkend. De overige objecten waren óf te lichtzwak, óf overlapten naburige objecten óf waren om andere redenen onherkenbaar, waardoor ze niet nauwkeurig konden worden gemeten. Ook verre sterrenstelsels behoorden tot deze categorie.
[3] Een kleur-helderheidsdiagram is een grafiek waarin de schijnbare helderheden van een aantal objecten zijn uitgezet tegen hun kleuren. De kleur wordt gemeten door te vergelijken hoe heldere objecten er door verschillende filters uitzien. Zo’n diagram lijkt op een Hertzsprung-Russell-diagram, maar bij dit laatste wordt de lichtkracht (of absolute helderheid) gebruikt in plaats van de schijnbare helderheid, en daarvoor moeten de afstanden van de ingetekende sterren bekend zijn.
[4] De transitmethode maakt gebruik van de kleine helderheidsdipjes die een ster vertoont als er een planeet voor haar langs beweegt en een deel van haar licht tegenhoudt. De kleine afmetingen van de rode dwergsterren hebben tot gevolg dat bij zo’n planeetovergang relatief veel licht wordt tegengehouden, waardoor ook de detectie van kleine planeten mogelijk wordt.
Meer informatie
De onderzoeksresultaten worden gepresenteerd in het artikel ‘Milky Way Demographics with the VVV Survey I. The 84 Million Star Colour–Magnitude Diagram of the Galactic Bulge’ van R. K. Saito et al, dat in het tijdschrift Astronomy & Astrophysics zal verschijnen. Het onderzoeksteam bestaat uit R. K. Saito (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chili; Universidad de Valparaíso, Chili; The Milky Way Millennium Nucleus, Chili), D. Minniti (Pontificia Universidad Católica de Chile; Vaticaan-sterrenwacht), B. Dias (Universidade de São Paulo, Brazilië), M. Hempel (Pontificia Universidad Católica de Chile), M. Rejkuba (ESO, Garching, Duitsland), J. Alonso-García (Pontificia Universidad Católica de Chile), B. Barbuy (Universidade de São Paulo), M. Catelan (Pontificia Universidad Católica de Chile), J.P. Emerson (Queen Mary University of London, VK), O.A. Gonzalez (ESO, Garching, Duitsland), P.W. Lucas (University of Hertfordshire, Hatfield, VK) en M. Zoccali (Pontificia Universidad Católica de Chile).
Het jaar 2012 staat in het teken van de vijftigste verjaardag van de oprichting van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO). ESO is de belangrijkste intergouvernementele astronomische organisatie in Europa en de meest productieve sterrenwacht ter wereld. Zij wordt ondersteund door vijftien landen: België, Brazilië, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Italië, Nederland, Oostenrijk, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland. ESO voert een ambitieus programma uit, gericht op het ontwerpen, bouwen en beheren van grote sterrenwachten die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. Ook speelt ESO een leidende rol bij het bevorderen en organiseren van samenwerking op astronomisch gebied. ESO beheert drie waarnemingslocaties van wereldklasse in Chili: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staan ESO’s Very Large Telescope (VLT), de meest geavanceerde optische sterrenwacht ter wereld, en twee surveytelescopen: VISTA werkt in het infrarood en is de grootste surveytelescoop ter wereld en de VLT Survey Telescope is de grootste telescoop die uitsluitend is ontworpen om de hemel in zichtbaar licht in kaart te brengen. ESO is ook de Europese partner van de revolutionaire telescoop ALMA, het grootste astronomische project van dit moment. Daarnaast bereidt ESO momenteel de bouw voor van de Europese Extremely Large optical/near-infrared Telescope (E-ELT), een telescoop van de 40-meterklasse die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.
