Astronomen hebben het grootste onderzoek tot nu toe voltooid van de zwakke rand van nabijgelegen sterrenstelsels, met succes een goedkoop systeem testen voor het verkennen van deze lokale stellaire systemen. R. Michael Rich van de Universiteit van Californië, Los Angeles leidde een internationaal team dat een onderzoek uitvoerde voor de samenwerking tussen Haloes and Environments of Near Galaxies (HERON), gepubliceerd in een paper in Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society . Het team ontdekt dat de diameters van de galactische rand - de halo's - lijken te correleren met de helderheid en het type melkwegstelsel.

De buitenste regionen van sterrenstelsels bevatten oude sterren die zijn uitgestoten bij botsingen met andere sterrenstelsels, evenals sterren die als een van de eersten in de geschiedenis van de melkweg werden gevormd. Door deze gebieden te begrijpen, kunnen de onzichtbare structuren van donkere materie worden opgespoord die verstrikt zijn geraakt in de zichtbare sterren en gas die het meest voor de hand liggende onderdeel van een melkwegstelsel vormen.

Voor het onderzoek gebruikte het team een ​​speciale, relatief kleine 28-inch (0,7 m) telescoop in de buurt van Frazier Park, Californië; 119 sterrenstelsels werden waargenomen in de studie, een grotere dataset dan enig eerder onderzoek van dit type. Beelden werden verkregen met behulp van een CCD-chip (vergelijkbaar met die in digitale camera's), waarbij elke pixel op de chip een groter hemelgebied beslaat dan een vergelijkbaar systeem in grotere telescopen. Het resultaat was dat bij een blootstelling van 1 uur, de telescoop onthult de zwakke granaten en pluimen die worden uitgestoten bij botsingen met sterrenstelsels even duidelijk als een belichting van vergelijkbare lengte met de 3,6-m Canada France Hawaii Telescope, of een totale belichtingstijd van 21 uur met een conventionele amateurtelescoop. De totale kosten van het telescoopsysteem zijn ook economisch:ongeveer US $ 150, 000 (£121, 000) of minder dan 10% van de kosten van vergelijkbare concurrerende projecten.

"We waren verbaasd over hoe krachtig een telescoop van zo'n bescheiden formaat kon zijn", zei Rijk. "Er zullen veel interessante vissen te vangen zijn in deze specifieke baai van de kosmische oceaan, met een potentiële levensduur van studies met zeer grote telescopen", hij voegde toe.

Noah Brosch, een astronoom aan de Universiteit van Tel Aviv en lid van het team, leidt twee aanvullende onderzoeken naar melkwegschijven en melkweggroepen, met behulp van een identieke 28-inch telescoop die deel uitmaakt van de HERON-samenwerking, bij het Wise Observatory van de Universiteit van Tel Aviv, in de buurt van Mitzpe Ramon, Israël. Brosch zegt:"Het heelal met een lage oppervlaktehelderheid verbergt veel verrassingen tussen sterrenstelsels, kleine groepen sterrenstelsels, en gigantische clusters; we verwachten dat onze twee telescopen veel ontdekkingen zullen doen."

Code ontwikkeld door Aleksandr Mosenkov van de Russische Academie van Wetenschappen stelde het team in staat om de omvang van de sterrenstelsels nauwkeurig te meten. Het team ontdekte dat de diameter van de halo van een melkwegstelsel gecorreleerd is met de helderheid van een melkwegstelsel; die sterrenstelsels die helderder zijn dan de Melkweg (het sterrenstelsel waarin we leven) vertonen de grootste halo's, sommige meer dan 600, 000 lichtjaar in doorsnede - aanzienlijk groter dan de Melkweg en zijn satellieten. De grootste halo's zijn te vinden in de ronde, rode sterrenstelsels bekend als gigantische elliptische sterrenstelsels (een goed voorbeeld is Messier 87, gelokaliseerd in de Maagdcluster) die maar liefst 1 miljoen miljoen zonnen wegen, maar gigantische halo's zijn ook te vinden in sterrenstelsels zoals de Melkweg die een schijf hebben.

Deze zeer zwakke, verre sterren kunnen de hoeveelheid donkere materie die bij deze sterrenstelsels hoort, opsporen, een mogelijkheid die het team in de toekomst wil onderzoeken. Het team had een verband gezocht tussen bewijs van een botsing van sterrenstelsels en de hoeveelheid waargenomen stervorming in een sterrenstelsel, maar niemand wordt gezien:oud, rode en dode sterrenstelsels hebben evenveel kans op zichtbare botsingen als een schijfstelsel met een jeugdige uitbarsting van stervorming; in plaats daarvan, botsingen zijn meestal gevonden in elk sterrenstelsel dat helderder is dan de Melkweg. "Voorheen zou een onderzoek als dit een handvol sterrenstelsels onderzoeken; een monster van deze omvang is ongekend", zei Mosenkov.

De schat aan afbeeldingen wordt gepubliceerd in de krant, en toont voorheen onbekende vage uitbreidingen en vage begeleidende sterrenstelsels. Een van de verrassingen is een dwergstelsel met een diameter van 50, 000 lichtjaren, in een baan om het spiraalstelsel NGC 7331. NGC 4762, een rode schijf sterrenstelsel in de Maagd cluster van sterrenstelsels wordt van de zijkant bekeken, en heeft vage projecties die volledig veranderen bij lage helderheidsniveaus van het oppervlak, eruit zien als een schoen. NGC 3628 lijkt in eerste instantie op de Melkweg aan de rand, maar de onderzoeksbeelden laten zien dat de platte schijf een klein onderdeel is van een systeem dat eruitziet als een hondenbot dat is verbonden met een lange streamer. De waarnemingen suggereren dat botsingen van sterrenstelsels alomtegenwoordig zijn, en kan sterren honderdduizenden lichtjaren uit hun melkwegstelsel van oorsprong uitstoten.

Het team zal al zijn wetenschappelijke afbeeldingen in het NASA/IPAC Infrared Science Community Archive plaatsen, inclusief nieuwe waarnemingen van extra sterrenstelsels die niet in het artikel worden besproken. In totaal, naar verwachting zullen gegevens voor meer dan 150 sterrenstelsels voor iedereen ter wereld beschikbaar komen.

De 0,7 m-telescoop die Rich gebruikt, is ontworpen door James Riffle van Aguila, Arizona voor de Astro Works Corporation, maar is niet meer in productie. Het systeem is nieuw omdat de camera op de "prime" focus wordt geplaatst, voor de hoofdspiegel.