Een team van astronomen gebruikte gegevens van zowel de NASA/ESA Hubble-ruimtetelescoop als de Gaia-satelliet van ESA om de 3D-bewegingen van individuele sterren in een nabijgelegen melkwegstelsel rechtstreeks te meten. De bereikte nauwkeurigheid is beter dan alles wat eerder is gemeten voor een sterrenstelsel buiten de Melkweg. De bewegingen bieden een veldtest van het momenteel geaccepteerde kosmologische model en meten ook de baan van de melkweg door de ruimte. De resultaten zijn gepubliceerd in Natuurastronomie .

Astronomen van het Kapteyn Astronomisch Instituut en de Leidse Sterrewacht, zowel in Nederland, gebruikte gegevens van de NASA / ESA Hubble-ruimtetelescoop en ESA's Gaia-ruimteobservatorium om de bewegingen van sterren in het Sculptor Dwarf Galaxy te meten. De Sculptor Dwarf is een satellietstelsel in een baan om de Melkweg, 300 000 lichtjaar van de aarde verwijderd.

Alleen door de datasets van deze twee succesvolle ESA-missies te combineren - die meer dan 12 jaar uit elkaar zijn geproduceerd - konden de wetenschappers de exacte 3D-bewegingen van sterren in het Sculptor Dwarf Galaxy direct meten. Het is de eerste keer dat dit met zo'n nauwkeurigheid is bereikt voor een ander sterrenstelsel dan de Melkweg.

Davide Massari, hoofdauteur van de studie, beschrijft de precisie van het onderzoek:"Met de bereikte precisie kunnen we de jaarlijkse beweging van een ster aan de hemel meten die overeenkomt met minder dan de grootte van een speldenknop op de maan gezien vanaf de aarde." Dit soort precisie was alleen mogelijk dankzij de buitengewone resolutie en nauwkeurigheid van beide instrumenten. Ook zou het onderzoek niet mogelijk zijn geweest zonder het grote tijdsinterval tussen de twee datasets, waardoor het gemakkelijker is om de beweging van de sterren te bepalen.

De Sculptor Dwarf Galaxy is een dwerg sferoïdaal sterrenstelsel, die behoren tot de meest door donkere materie gedomineerde objecten in het heelal. Dit maakt ze ideale doelwitten voor het onderzoeken van de eigenschappen van donkere materie. Vooral, Door te begrijpen hoe donkere materie in deze dwergstelsels is verdeeld, kunnen astronomen de validiteit van het momenteel geaccepteerde kosmologische model testen. Echter, donkere materie kan niet direct worden bestudeerd.

"Een van de beste manieren om de aanwezigheid van donkere materie af te leiden, is te onderzoeken hoe objecten erin bewegen, " legt Amina Helmi uit, co-auteur van het artikel. "In het geval van dwerg sferoïden, deze objecten zijn sterren."

De informatie die is verzameld over de 3D-beweging van sterren in het Sculptor Dwarf Galaxy kan direct worden vertaald in kennis over hoe de totale massa - inclusief donkere materie - wordt verdeeld. De nieuwe resultaten laten zien dat sterren in het Sculptor Dwarf Galaxy bij voorkeur in langgerekte radiale banen bewegen. Dit geeft aan dat de dichtheid van donkere materie naar het centrum toe toeneemt in plaats van af te vlakken. Deze bevindingen zijn in overeenstemming met het gevestigde kosmologische model en ons huidige begrip van donkere materie, rekening houdend met de complexiteit van de stellaire populaties van Sculptor.

Als bijwerking van het onderzoek het team presenteerde ook een nauwkeuriger traject van het Sculptor Dwarf Galaxy als geheel terwijl het om de Melkweg draait. Hun resultaten laten zien dat het zich rond de Melkweg beweegt in een langgerekte baan met een hoge helling, waardoor het veel verder weg is dan eerder werd gedacht. Momenteel, het is bijna op zijn dichtste punt bij de Melkweg, maar zijn baan kan het tot 725.000 lichtjaar ver brengen.

"Met deze baanbrekende metingen, we gaan een tijdperk in waarin het meten van 3D-bewegingen van sterren in andere sterrenstelsels routine wordt en mogelijk zal zijn voor grotere stermonsters. Dit zal vooral te danken zijn aan de Gaia-missie van ESA, ’ besluit Massari.