science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Reusachtig, sterrenstelsels met een lage oppervlaktehelderheid

De reus, Melkwegstelsel Malin 1 met lage oppervlaktehelderheid zoals afgebeeld door het Megacam-instrument op de 6,5 m Magellan/Clay-telescoop. Astronomen verbaasd over hoe deze gigantische systemen zich vormen, hebben een nieuwe studie voltooid die bevestigt dat verschillende voorgestelde wegen waarschijnlijk zijn. Krediet:Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Veertig jaar geleden, astronomen die gevoelige nieuwe beeldvormingstechnieken gebruikten, ontdekten een klasse van grote, zwakke sterrenstelsels noemden ze sterrenstelsels met een lage oppervlaktehelderheid. Gigantische sterrenstelsels met een lage oppervlaktehelderheid (gLSBG's) zijn een subset waarvan de massa vergelijkbaar is met die van de Melkweg, maar waarvan de stralen tien keer groter zijn, wel vierhonderdduizend lichtjaar. Deze gLSBG's vormen een probleem voor astronomen:ondanks dat ze enorm zijn, de melkwegschijven zijn (kinematisch gesproken) relatief inactief. Het gebruikelijke formatieparadigma voor sterrenstelsels met een hoge massa stelt zich voor dat ze evolueren uit fusies van sterrenstelsels, een proces dat de schijf opschudt en kinematisch actief zou moeten maken. Bovendien, de meeste gLSBG's worden gevonden zonder andere sterrenstelsels in hun nabijheid, wat suggereert dat botsingen waarschijnlijk niet belangrijk waren bij hun vorming.

De vraag hoe gLSBG's worden gevormd, is een kwestie van actief debat. Er zijn twee populaire modellen voorgesteld. In de eerste, het niet-catastrofale scenario, langzame gasaanwas op de melkweg leidt tot zijn groei. Als alternatief, het rampscenario, er heeft zich in het verleden een fusie voorgedaan; het grote voordeel van dit model is dat het past binnen het huidige raamwerk voor de vorming van sterrenstelsels. CfA-astronoom Igor Chilingarian en zijn collega's hebben gevoelige optische waarnemingen gedaan van zeven gLSBG's, het nemen van spectra over de volledige diameter van deze zwakke, gigantische systemen, en het combineren van hun resultaten met archiefoptische en radiometingen van atomaire waterstofemissie. Hun nieuwe paper is de laatste in een reeks resultaten over gLSBG's.

De astronomen gebruikten de grote dataset om deze twee scenario's te testen; ze overwogen ook een derde optie waarbij de sterrenstelsels zich vormen in een ongewoon ondiepe halo van donkere materie en de invloed van de zwaartekracht. (Men denkt dat alle sterrenstelsels halo's van donkere materie hebben; de halo van de Melkweg bevat tien keer meer massa dan in sterren aanwezig is.) Ze concluderen dat alle drie de scenario's lijken te werken, maar in verschillende situaties. Voor het grootste deel van hun steekproef, het meest waarschijnlijke proces was vorming door groei door geleidelijke aanwas na de initiële vorming van sterrenstelsels. Voor resterende gLSBG's, het grote fusiescenario verklaarde de waarnemingen beter, hoewel ze in enkele gevallen ontdekten dat een schaarse halo van donkere materie ook een rol zou kunnen spelen. De wetenschappers ontdekten ook dat ten minste zes van hun zeven gLSBG's actieve galactische kernen (AGN) bevatten, hun superzware zwarte gatkernen zijn echter veel minder zwaar dan die in normale sterrenstelsels met een vergelijkbare massa, wat impliceert dat fusies, zelfs als ze betrokken waren bij het vormen van gLSBG's, moet relatief bescheiden zijn geweest.