Reconstructing the Local Group in a cosmological context
Recontructie van de Lokale Groep in cosmologische context
De Melkweg en het Andromedastelsel zijn de twee grootste sterrenstelsels in onze directe kosmische omgeving, de Lokale Groep. Samen met meer dan honderd kleinere dwergstelsels vormen zij een uniek laboratorium voor het bestuderen van de vorming en evolutie van sterrenstelsels, dankzij uitzonderlijk gedetailleerde waarnemingen.
De methode die in dit proefschrift door Ewoud Wempe is ontwikkeld maakt het mogelijk om observaties van de Lokale Groep precies in hun kosmologische context te interpreteren. Ze laat zien dat het mogelijk is om vanuit de huidige toestand van het heelal terug te redeneren naar de geschiedenis die daartoe heeft geleid. Dit opent nieuwe wegen voor toekomstig onderzoek, waarbij de kosmologische betekenis van steeds meer observaties — op zowel kleinere als grotere schalen — kan worden onderzocht.
In dit onderzoek heeft Wempe kosmologische simulaties ontwikkeld die de huidige configuratie van de Lokale Groep nauwkeurig reproduceren binnen het standaard kosmologische model, ΛCDM. Hiervoor werd een statistisch representatief ensemble van mogelijke universa gegenereerd, waarbij elke realisatie zo is geconstrueerd dat zij consistent is met waarnemingen van de dynamica van de Lokale Groep: de massa’s, de exacte posities en snelheden van de Melkweg en Andromeda, en het rustige grootschalige snelheidsveld in hun omgeving.
Analyse van dit ensemble laat zien dat de gezamenlijke massa van de twee grootste stelsels ongeveer drieduizend miljard zonsmassa’s bedraagt, en dat ze elkaar naderen langs een vrijwel radiale baan. Die bijna-radiale baan volgt direct uit het externe snelheidsveld, dat de hoeveelheid orbitale impulsmoment beperkt die door massieve nabije systemen kan worden opgebouwd.
De simulaties tonen verder aan dat de massaverdeling rond de Lokale Groep sterk afgeplat is, wat dynamisch het bestaan van de zogenoemde Lokale Plaat bevestigt. Deze afgeplatte structuur is noodzakelijk om de aanzienlijke massa die door de dynamica van de Lokale Groep wordt vereist in overeenstemming te brengen met het waargenomen snelheidsveld in de nabije omgeving.
Daarnaast blijkt dat analogen van de Melkweg gemiddeld iets eerder assembleren dan geïsoleerde tegenhangers vanwege de getijde-invloed van het massievere Andromedastelsel. De ontwikkelde methode biedt een nieuwe, statistisch robuuste manier om kosmologische theorie direct te verbinden met specifieke waarnemingen van de Lokale Groep.
Door steeds meer waarnemingen te integreren in dit raamwerk komen we steeds dichter bij een compleet beeld van het lokale universum en de fysica die daarin heeft plaatsgevonden, plaatsvindt, en zelfs wat er in de toekomst zal gebeuren tijdens de uiteindelijke samensmelting van de Melkweg en Andromeda.