De meest gedetailleerde studie van de rand van massieve elliptische sterrenstelsels op de helft van de leeftijd van het heelal werd uitgevoerd door een internationaal team onder leiding van Fernando Buitrago, van Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço en Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (FCUL). De studie werd gepubliceerd in het tijdschrift Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society en draagt ​​bij aan het begrip van hoe de grootste sterrenstelsels van het heelal in de loop van de tijd zijn geëvolueerd.

Sterrenstelsels zijn sinds het vroege heelal enorm gegroeid, en elliptische sterrenstelsels, vooral, zijn de grootste sterrenstelsels in zowel grootte als massa. Wat is de belangrijkste drijfveer achter de late groei van hun buitenste delen, was de vraag die deze studie motiveerde.

Met schijfsterrenstelsels, zoals onze Melkweg, het is vrij eenvoudig om hun afzonderlijke delen te identificeren:de centrale uitstulping, de schijf met zijn spiraalarmen, en een halo van sterren die het geheel omhult. Astronomen kunnen vertellen, bijvoorbeeld, dat de stellaire halo voornamelijk wordt gevormd door sterren van satellietstelsels die erin zijn samengesmolten.

Voor elliptische sterrenstelsels, echter, dit is veel moeilijker omdat deze sterrenstelsels veel lijken op een gladde, karakterloze wolk van sterren. Fernando Buitrago (IA en FCUL) zegt:"Met elliptische sterrenstelsels, er is direct bewijs van samensmelting van satellietstelsels, maar het is moeilijk vast te stellen dat de processen die hebben plaatsgevonden voor deze sterrenstelsels om hun buitenste omhulsels te laten groeien, dezelfde zijn als die we zien plaatsvinden in schijfstelsels zoals de onze."

Vandaar, Buitrago en zijn team gingen op zoek naar de aard van de buitenwijken van een monster van massieve elliptische sterrenstelsels toen het heelal half zo oud was als nu. ongeveer 6, 2 miljard jaar geleden. Door hun onderzoek te concentreren op vage kenmerken op grote afstanden van het galactische centrum, ze konden alleen werken met het diepste beeld ooit van het heelal, het Hubble Ultra Deep Field (HUDF). Met behulp van de zes sterrenstelsels die aan hun criteria voldeden en in deze afbeelding zijn vastgelegd, de onderzoekers konden voor het eerst het bestaan ​​van uitgebreide stellaire enveloppen in individuele massieve elliptische sterrenstelsels in die tijd aantonen.

De kwaliteit van de in de HUDF verzamelde informatie, stelde het team in staat om de individuele galactische halo's te karakteriseren en ze in de context van de evolutionaire geschiedenis van dit type sterrenstelsels te plaatsen. Bovendien, Buitrago en zijn team konden concluderen dat, voor hun monster van massieve elliptische sterrenstelsels op de helft van de leeftijd van het heelal, de buitenste delen waren, zoals schijfsterrenstelsels, gevormd door het samensmelten van andere sterrenstelsels. Ze probeerden zelfs in die halo's sporen te identificeren van recente afleveringen van galactische fusie.

De resultaten kwamen voort uit de vergelijking van het monster met wiskundige simulaties op basis van het huidige model van de vorming en evolutie van sterrenstelsels. Het team zag dat in dit geval, de simulatie en de echte gegevens kwamen zeer goed overeen en dat het mogelijk was om parallellismen af ​​te leiden.

"In elliptische sterrenstelsels, we kunnen niet zeggen 'dit is de galactische uitstulping en dit is de halo', " zegt Buitrago, "Alle sterren vormen een enorme sferoïde, als een immense rugbybal. Maar als we een computersimulatie gebruiken, we kunnen de oorsprong van elk deel van het gesimuleerde sterrenstelsel volgen en vergelijken met onze echte sterrenstelsels. Door deze methode, we hebben het proces achter de dramatische toename van de buitenste delen van deze sterrenstelsels geïdentificeerd, en konden uitleggen hoe hun grootte evolueert."