Een van de grootste uitdagingen van de astronomie is het lokaliseren van objecten in de ruimte die worden verduisterd door het licht van nabije, helderdere objecten. Behalve dat het erg moeilijk is om planeten buiten het zonnestelsel direct in beeld te brengen, dit probleem dringt ook binnen bij onderzoeken van het lokale heelal, waar astronomen geen dwerg- en geïsoleerde sterrenstelsels kunnen detecteren vanwege alle helderdere om hen heen.

Daarom, astronomen zijn niet in staat om een ​​volledige inventaris te maken van kleine sterrenstelsels in het volume van de ruimte rond de Melkweg (ook wel het lokale volume genoemd). Echter, dankzij de inspanningen van een amateurastronoom en een internationaal team van wetenschappers, een dwerg sferoïdaal sterrenstelsel werd onlangs ontdekt op de loer achter de Andromeda Galaxy. De ontdekking van dit object, genaamd Donatiello I, zou astronomen kunnen helpen meer te weten te komen over het proces van de vorming van sterrenstelsels.

De studie die deze bevindingen beschrijft, verscheen onlangs in het tijdschrift Astronomie en astrofysica . Het onderzoeksteam werd geleid door David Martínez-Delgado van het Centrum voor Astronomie van de Universiteit van Heidelberg, en omvatte leden van het Instituut voor Onderzoek in Fundamentele Wetenschappen (IPM) in Teheran, het Nationaal Instituut voor Astrofysica (INAF), het Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), het speciale astrofysische observatorium in Rusland, Nuovo Orione, en meerdere observatoria en universiteiten.

Momenteel, het meest algemeen aanvaarde kosmologische model (het Lambda-CDM-model) voorspelt dat er een groot aantal kleine halo's van donkere materie in het lokale volume zijn, maar het is onduidelijk hoeveel van hen worden geassocieerd met baryonische materie (d.w.z. sterclusters en dwergstelsels). Als zodanig, de mogelijkheid om een ​​volledige inventaris te maken van dwerg- en geïsoleerde sterrenstelsels zou helpen om deze vraag op te lossen en astronomen in staat te stellen meer te weten te komen over de geschiedenis van de vorming van sterrenstelsels.

Zoals Dr. Martínez-Delgado vertelde Universum vandaag via e-mail:

"Er is een discrepantie tussen het waargenomen aantal systemen met een lage massa in de Lokale Groep en zijn omgeving en het voorspelde in kosmologische simulaties. Een volledige telling van dwergstelsels is nodig om de werkelijke oorsprong van dit probleem te begrijpen, zoals bijvoorbeeld, de ingrediënten en aannames in de berekening van kosmologische simulaties of het ontbreken van diepe waarnemingen die nodig zijn om het systeem met de laagste oppervlaktehelderheid in het lokale universum te traceren. De telling van dwergstelsels kan licht werpen op belangrijke vragen over de vorming en evolutie van sterrenstelsels."

Helaas, het maken van een dergelijke inventaris levert veel problemen op, niet in de laatste plaats het feit dat er geen grootschalige, tot nu toe waren diepe beeldvormende onderzoeken mogelijk. Terwijl onderzoeken zoals de Sloan Digital Sky Survey (SDSS) of de PANoramic Survey Telescope And Rapid Response System (PanSTARRs)-enquête veelomvattend waren, ze hebben limieten voor de helderheid van het oppervlak (~24,5-25 magn/parcsec²) die te hoog zijn om zwakkere objecten te detecteren.

Een ander probleem zijn de beperkingen van radio-onderzoeken om deze sterrenstelsels te detecteren, zoals die worden uitgevoerd door de Arecibo Legacy Fast Arecibo L-Band Feed Array (ALFALFA)-enquête. Met behulp van deze methode, astronomen zoeken naar waterstofgas in de spectralijnen van verre objecten. Maar aangezien sterrenstelsels met een lage oppervlaktehelderheid een verwaarloosbaar gasgehalte hebben, ze komen niet voor in dergelijke onderzoeken.

Zoals Martínez-Delgado uitlegde, dit is de reden waarom de enige manier om ze momenteel te detecteren is door middel van ultradiepe beeldvorming, die zeer geschikt is voor amateurastronomen:

"Dat is, de enige manier om ze te vinden is door middel van ultradiepe beeldvorming in grote delen van de lucht. Amateurtelescopen kunnen ultradiepe beeldvorming verkrijgen van nabije sterrenstelsels of uitgestrekte hemelvelden met een oppervlaktehelderheid die de oppervlaktehelderheidslimiet van 29 magn/arcsec2 of dieper bereikt. Dit biedt nieuwe ontdekkingskansen voor amateurs op het gebied van de evolutie van sterrenstelsels, een onderwerp dat tien jaar geleden niet haalbaar was voor amateurs. De nieuwe generatie grootschalige enquêtes (bijv. LSST) zal ook een enorme impact hebben op dit onderzoeksonderwerp.

Het was zo'n amateurastronoom die verantwoordelijk was voor de ontdekking van het bolvormige dwergstelsel - een Italiaanse amateurastronoom genaamd Giuseppe Donatiello. Met een telescoop van 12,7 cm Donatiello maakte in 2016 een mozaïek van diepe beelden van de Andromeda-melkweg, waarvan het doel was om de sterrenstromen te detecteren, satellieten, sterrenstelsels en diffuse stromen die onlangs waren ontdekt rond Andromeda.

Het was terwijl hij een van deze afbeeldingen bekeek (op 3 september, 2016), Donatiello merkte de aanwezigheid op van een object op één graad van de ster Mirach (bèta Andromedae). Dit object werd vervolgens bevestigd door Martínez-Delgado en zijn collega's met behulp van archiefbeelden van de SDSS, en door vervolgwaarnemingen op 27 november, 2016.

Deze traden op met de 3,58 meter Telescopio Nazionale Galileo (TNG) en de 10,4 meter Gran Telescopio Canarias (GTC), beide bevinden zich in het Roque de Los Muchachos Observatorium van de IAC op het eiland La Palma, Spanje.

Hierdoor kon het team de afstand van de dwergstelsels tot de aarde bepalen, om zijn sterren op te lossen en te bestuderen, en bevestigen dat het inderdaad een dwergstelsel was in de nabijheid van de Lokale Groep. Deze ontdekking toonde niet alleen de effectiviteit aan van ultradiep onderzoek door amateurastronomen, het heeft ook een enorme betekenis als het gaat om de studie van dwergsterrenstelsels met een lage helderheid.

"Donatiello Ik kan een geïsoleerd sterrenstelsel zijn dat zijn stervorming lang geleden heeft gestopt, " zei Martínez-Delgado. "Het is moeilijk te begrijpen welk mechanisme verantwoordelijk was voor deze uitgedoofde stervorming als er geen interactie is met een massief gaststelsel, zoals in het geval van Donatiello I."

Door deze ontdekking is geïsoleerde dwergstelsels zouden kunnen dienen als laboratoria om theorieën over stervorming in systemen met een lage massa te testen. Dit zou enorm nuttig zijn voor kosmologen die simulaties uitvoeren om de geschiedenis van stervorming in de lokale groepstelsels beter te begrijpen, die zouden kunnen helpen bij het oplossen van de bovengenoemde discrepanties tussen observationele astronomie en kosmologie.

En zoals Martínez-Delgado concludeerde, de ontdekking van dit dwergstelsel opent ook mogelijkheden voor verder onderzoek in de regio:

"Donatiello Ik zou een van de slimste leden kunnen zijn van een grote populatie geïsoleerde, ongebonden dwergstelsels die onontdekt blijven rond de Lokale Groep. Een statistische vergelijking van deze waarnemingen is uiterst belangrijk om de voorspellingen van state-of-the-art kosmologische simulaties te onderzoeken. Ik denk dat de ontdekking ervan een meer systematisch onderzoek van dit soort systemen met een lage oppervlaktehelderheid moet aanmoedigen met bescheiden instrumenten."

Deze ontdekking is een van de vele die aantoont hoe verbeteringen in technologie en het delen van gegevens amateurastronomen nieuwe kansen bieden. Vandaag, mensen met hun eigen uitrusting, kennis en toegang tot wetenschappelijke databanken kunnen bijdragen aan het ontdekkingsproces.

En met instrumenten van de volgende generatie die verder en gedetailleerder in de kosmos kijken, we zullen waarschijnlijk meer objecten zien die voorheen niet detecteerbaar waren. Deze en andere ontdekkingen zullen ons veel leren over hoe ons universum is ontstaan.