Astronomen hebben voor het eerst aangetoond dat zelfs de kleinste sterrenstelsels in het heelal complexe structuren hebben die wijzen op een complexe geschiedenis. Met behulp van de Subaru-telescoop heeft een team van astronomen van de National Astronomical Observatory of Japan, het Institute of Physics in Lithuania, de University of Durham, Paris Observatory, Kyoto University, Gunma Astronomical Observatory en de University of Tokyo een uitgebreide halo van sterren met een scherpe grens in het dwerg-onregelmatige sterrenstelsel Leo A, een lid van de Lokale Groep van sterrenstelsels waaronder de Melkweg. De ontdekking daagt de huidige scenario's van de vorming van sterrenstelsels uit door aan te tonen dat dwerg onregelmatige sterrenstelsels, in plaats van de conservatoren te zijn van ongerepte bouwstenen die samen grotere sterrenstelsels vormen, hun eigen geschiedenis van opbouw hebben.
Het begrijpen van de vorming en evolutie van sterrenstelsels op tijdschalen die vergelijkbaar zijn met die van het heelal is een van de grootste uitdagingen van de astronomie. In de scenario's van de standaard kosmologie (noot 1) worden sterrenstelsels opgebouwd via hiërarchische samensmelting: kleine fluctuaties in de oerdichtheid in de soepele verspreiding van materie in het vroege heelal groeien en combineren tot grotere structuren zoals de Melkweg. De meest talrijke soorten sterrenstelsels in het universum - dwerg-onregelmatige sterrenstelsels (opmerking 2) - zouden hun eigenschappen gedurende miljarden jaren onveranderd moeten laten en ongerepte oeroude bouwstenen vertegenwoordigen. Dit is een reden waarom astronomen recentelijk met grote belangstelling dwerg-onregelmatige sterrenstelsels hebben bestudeerd.
Het team onder leiding van de professoren Nobuo Arimoto (National Astronomical Observatory of Japan) en Vladas Vansevicius (Institute of Physics, Lithuania) heeft Leo A bestudeerd - een geïsoleerd en extreem gasrijk dwerg onregelmatig sterrenstelsel met slechts 0,01% van de massa van de Melkweg en een lage fractie chemische elementen geproduceerd door eerdere generaties van sterren. Deze kenmerken suggereren dat dit sterrenstelsel zich heeft ontwikkeld zonder significante interactie met andere sterrenstelsels. Er wordt aangenomen dat dit sterrenstelsel een vrij eenvoudige structuur heeft, in tegenstelling tot grote schijfstelsels zoals de Melkweg. Dit beeld moet echter worden veranderd vanwege de diepe beeldvorming van de buitenste gebieden van dit sterrenstelsel met de Subaru-telescoop.
Voorafgaand aan deze waarnemingen was Leo A al bekend met een grote hoekgrootte (7 'x 5'; noot 3) en was de Subaru-telescoop uitgerust met zijn Prime Focus Camera (Suprime-Cam) een ideaal instrument om de sterren aan de de buitengrenzen van het melkwegstelsel (figuur 1). Een enkele belichting met Suprime-Cam beslaat een gezichtsveld van 34 'x 27' (pixelgrootte 0 ''. 2 x 0 ''. 2) met een hoge gevoeligheid. Het team verwierf optische beelden van het dwerg-onregelmatige sterrenstelsel Leo A met drie breedbandfilters in november 2001. Om de volledige omvang van de oude sterren in Leo A te kunnen volgen, gebruikte het team rode reuzetak (RGB) sterren die laag zijn geëvolueerd. -massale sterren met een zeer hoge helderheid en er wordt verwacht dat ze de uitgestrekte structuren van sterrenstelsels goed vertegenwoordigen. Ze onderzochten binnen een ellips van de halve grote as a = 12 'die het melkwegstelsel volledig bedekt, en ontdekten 1394 RGB-sterren symmetrisch en soepel verdeeld binnen dit veld.
Figuur 2 toont het radiale profiel van de dichtheid van het oppervlak van de rode reuzensterren. Het team vond een aanzienlijk grotere schijfstructuur (met een halve grote as van 5,5 ') dan voorheen bekend (3,5'). Bovendien maakten de diepe waarnemingen de ontdekking mogelijk van een nieuwe stellaire component in dwerg-onregelmatige sterrenstelsels, die het team een? Halo? Noemt. (5.5′-7.5 ′), die een minder steile helling heeft in de getalsdichtheid van RGB-sterren. De halocomponent eindigt op 8 ′ van het centrum van de melkweg met een scherpe afsnijding in de RGB-sterdistributie. Het bestaan van een dergelijke halostructuur in onregelmatige dwergstelsels was vóór deze waarnemingen niet bevestigd.
De grootte van Leo A die door deze nieuwe waarnemingen wordt onthuld, is tweemaal zo groot als de eerder aanvaarde grootte, wat suggereert dat we zelfs in het nabije universum sterrenstelsels alleen zien als 'toppen van ijsbergen' die eigenlijk een paar keer zo uitgebreid zijn.
De nieuw ontdekte halo met een scherpe stellaire afsnijding en de schijf van het dwerg-onregelmatige sterrenstelsel Leo A lijkt sterk op de structuur en de stellaire en gasvormige inhoud die wordt aangetroffen in grote volwaardige schijfstelsels zoals de Melkweg. Aangenomen wordt dat de gecompliceerde structuur van grote massieve sterrenstelsels het resultaat is van het samenvoegen van minder zware sterrenstelsels zoals onregelmatige dwergstelsels. Deze studie laat echter duidelijk zien dat het dwerg-onregelmatige sterrenstelsel Leo A al schijf- en halocomponenten heeft, en suggereert complexe geschiedenis van de opbouw van zelfs sterrenstelsels met een zeer lage massa zoals Leo A, die verondersteld worden rechtstreeks te ontstaan uit de fluctuaties van de oerdichtheid in de vroege universum (noot 1), en daagt hedendaags begrip van de evolutie van sterrenstelsels uit. De professoren N. Arimoto en V. Vansevicius geloven dat Leo A een? Rosetta-steen? Is. (Opmerking 4) voor het begrijpen van het proces van vorming en evolutie van sterrenstelsels.
Het wetenschappelijke artikel over dit onderzoek is geaccepteerd voor publicatie in de Astrophysical Journal Letters van 20 augustus 2004 (volume 611, nummer 2, L93).
Oorspronkelijke bron: Subaru News Release
