De Gaia-satelliet heeft een enorm 'spook'-sterrenstelsel gezien dat op de loer ligt aan de rand van de Melkweg.

Een internationaal team van astronomen, onder meer van de Universiteit van Cambridge, ontdekte het enorme object tijdens het doorzoeken van gegevens van de Gaia-satelliet van de European Space Agency. Het object, genaamd Antlia 2 (of Ant 2), heeft tot nu toe detectie vermeden dankzij de extreem lage dichtheid en een perfect gekozen schuilplaats, achter de lijkwade van de schijf van de Melkweg. De onderzoekers hebben hun resultaten vandaag online gepubliceerd.

Ant 2 staat bekend als een dwergstelsel. Toen structuren in het vroege heelal ontstonden, dwergen waren de eerste sterrenstelsels die zich vormden, en dus zijn de meeste van hun sterren oud, lage massa en metaalarm. Maar vergeleken met de andere bekende dwergsatellieten van onze Melkweg, Ant 2 is immens:hij is zo groot als de Grote Magelhaense Wolk (LMC), en een derde zo groot als de Melkweg zelf.

Wat Ant 2 nog ongebruikelijker maakt, is hoe weinig licht het geeft. Vergeleken met het LMC, een andere satelliet van de Melkweg, Mier 2 is 10, 000 keer zwakker. Met andere woorden, het is ofwel veel te groot voor zijn helderheid of veel te zwak voor zijn grootte.

"Dit is een geest van een melkwegstelsel, " zei Gabriël Torrealba, hoofdauteur van de krant. "Objecten zo diffuus als Ant 2 zijn gewoon niet eerder gezien. Onze ontdekking was alleen mogelijk dankzij de kwaliteit van de Gaia-gegevens."

De Gaia-missie van de ESA heeft de rijkste sterrencatalogus tot nu toe opgeleverd, inclusief zeer nauwkeurige metingen van bijna 1,7 miljard sterren en het onthullen van voorheen onzichtbare details van ons eigen sterrenstelsel. Eerder dit jaar, Gaia's tweede gegevensrelease maakte nieuwe details van sterren in de Melkweg beschikbaar voor wetenschappers over de hele wereld.

De onderzoekers achter de huidige studie – uit Taiwan, het VK, de VS, Australië en Duitsland hebben de nieuwe Gaia-gegevens doorzocht naar Melkweg-satellieten met behulp van RR Lyrae-sterren. Deze sterren zijn oud en metaalarm, typisch voor die gevonden in een dwergstelsel. RR Lyrae veranderen hun helderheid met een periode van een halve dag en kunnen worden gelokaliseerd dankzij deze goed gedefinieerde pulsen.

"RR Lyrae was gevonden in elke bekende dwergsatelliet, dus toen we een groep van hen boven de Galactische schijf vonden, we waren niet helemaal verrast, " zei co-auteur Vasily Belokurov van Cambridge's Institute of Astronomy. "Maar toen we hun locatie aan de hemel nader bekeken, bleek dat we iets nieuws vonden, omdat er geen eerder geïdentificeerd object opdook in een van de databases die we doorzochten."

Het team nam contact op met collega's van de Anglo-Australian Telescope (AAT) in Australië, maar toen ze de coördinaten voor Ant 2 controleerden, ze realiseerden zich dat ze een beperkte kans hadden om follow-upgegevens te krijgen. Ze waren in staat om de spectra van meer dan 100 rode reuzensterren te meten net voordat de beweging van de aarde rond de zon Ant 2 maandenlang onwaarneembaar maakte.

Dankzij de spectra kon het team bevestigen dat het spookachtige object dat ze zagen echt was:alle sterren bewogen samen. Mier 2 komt nooit te dicht bij de Melkweg, altijd minimaal 40 kiloparsec blijven (ongeveer 130, 000 lichtjaar) weg. De onderzoekers waren ook in staat om de massa van de melkweg te verkrijgen, wat veel lager was dan verwacht voor een object van zijn omvang.

"De eenvoudigste verklaring waarom Ant 2 tegenwoordig zo weinig massa lijkt te hebben, is dat het uit elkaar wordt gehaald door de galactische getijden van de Melkweg, " zei co-auteur Sergey Koposov van de Carnegie Mellon University. "Wat onverklaard blijft, echter, is de gigantische grootte van het object. Normaal gesproken, als sterrenstelsels massa verliezen aan de getijden van de Melkweg, zij krimpen, niet groeien."

Als het onmogelijk is om de dwerg op te blazen door er materie uit te verwijderen, dan moest Ant 2 enorm zijn geboren. Het team moet het exacte proces nog uitzoeken dat Ant 2 zo uitgebreid heeft gemaakt. Hoewel objecten van deze grootte en helderheid niet zijn voorspeld door de huidige modellen van de vorming van sterrenstelsels, onlangs is gespeculeerd dat sommige dwergen zouden kunnen worden opgeblazen door krachtige stervorming. Stellaire winden en supernova-explosies zouden het ongebruikte gas wegduwen, verzwakking van de zwaartekracht die de melkweg bindt en laat de donkere materie ook naar buiten drijven.

"Zelfs als stervorming de verdeling van donkere materie in Ant 2 zou kunnen veranderen, zoals het was samengesteld, het moet met ongekende efficiëntie hebben gehandeld, " zei co-auteur Jason Sanders, ook uit Cambridge.

Alternatief, De lage dichtheid van Ant 2 zou kunnen betekenen dat een wijziging in de eigenschappen van donkere materie nodig is. De huidige favoriete theorie voorspelt dat donkere materie zich dicht in de centra van sterrenstelsels zal ophopen. Gezien hoe pluizig de nieuwe dwerg lijkt te zijn, een donkere-materiedeeltje dat minder graag clustert, kan nodig zijn.

"Vergeleken met de rest van de ongeveer 60 Melkweg-satellieten, Ant 2 is een vreemde eend in de bijt, " zei co-auteur Matthew Walker, ook van de Carnegie Mellon University. "We vragen ons af of dit sterrenstelsel slechts het topje van een ijsberg is, en de Melkweg wordt omringd door een grote populatie van bijna onzichtbare dwergen, vergelijkbaar met deze."

De kloof tussen Ant 2 en de rest van de Galactische dwergen is zo groot dat dit een aanwijzing kan zijn dat er een aantal belangrijke fysica ontbreekt in de modellen van de vorming van dwergsterrenstelsels. Het oplossen van de Ant 2-puzzel kan onderzoekers helpen begrijpen hoe de eerste structuren in het vroege heelal zijn ontstaan. Het vinden van meer objecten zoals Ant 2 zal laten zien hoe vaak dergelijke spookachtige sterrenstelsels zijn, en het team is druk op zoek naar andere soortgelijke sterrenstelsels in de Gaia-gegevens.