Lang geleden in een sterrenstelsel ver, ver weg, er werden minder sterrenstelsels geboren dan verwacht - en dat zou nieuwe vragen kunnen scheppen voor de fysica van sterrenstelsels, volgens een nieuwe studie van de Universiteit van Michigan.

De studie onderzocht de satellietstelsels van Messier 94, of M94, een sterrenstelsel dat qua grootte vergelijkbaar is met onze Melkweg. Onderzoekers weten al lang dat de Melkweg ongeveer 10 kleinere, satellietstelsels eromheen, elk met minstens een miljoen sterren, en tot meer dan een miljard, zoals de Magelhaense Wolken.

Nutsvoorzieningen, met de krachtige Subaru-telescoop, astronomen kunnen naar sterrenstelsels kijken die vijf of tien keer zo ver van de Melkweg liggen, zoals M94. Vervolgens kunnen ze de fysica van de vorming van satellietstelsels rond de Melkweg gebruiken om te voorspellen hoeveel satellietstelsels een sterrenstelsel van vergelijkbare grootte als M 94 kan hebben.

Toen U-M-astronomen M 94 onderzochten, ze verwachtten een vergelijkbaar aantal satellietstelsels te vinden. Echter, ze ontdekten slechts twee sterrenstelsels in de buurt van M 94, met zeer weinig sterren elk. hun resultaten, onder leiding van Adam Smercina, een National Science Foundation fellow bij de UM Department of Astronomy, worden gepubliceerd in het tijdschrift Het astrofysische tijdschrift .

"Meer dan alleen een observerende eigenaardigheid, laten we zien dat de huidige oogst van modellen voor de vorming van sterrenstelsels zo'n satellietsysteem niet kan produceren, " zei Smercina. "Onze resultaten geven aan dat Melkwegachtige sterrenstelsels hoogstwaarschijnlijk een veel grotere diversiteit aan satellietpopulaties herbergen dan door enig huidig ​​model wordt voorspeld."

Smercina zegt ook dat hun resultaten implicaties hebben voor het huidige begrip van hoe sterrenstelsels worden gevormd - die zich in veel grotere halo's van donkere materie bevinden.

Deze halo's van donkere materie die sterrenstelsels omringen, hebben een enorme zwaartekracht, en kunnen gas uit hun directe omgeving aanzuigen. Grote sterrenstelsels zoals de Melkweg vormen zich over het algemeen in halo's van ongeveer dezelfde massa. Maar deze kleinere satellietstelsels, die zich vormen in kleinere 'subhalo's, ' zijn lang niet zo betrouwbaar.

De productiesnelheid van sterren met een hoge massa in deze satellietstelsels moduleert in feite hun groei. Indien, bijvoorbeeld, het ontluikende satellietstelsel vormt te veel zware sterren tegelijk, hun uiteindelijke supernova-explosies zouden al zijn gas kunnen verdrijven en alle verdere groei kunnen stoppen. Maar astronomen weten niet zeker bij welke grootte halo deze 'verstrooiing' in de vorming van sterrenstelsels belangrijk wordt.

Smercina zegt dat M 94 aangeeft dat de vorming van sterrenstelsels in donkere halo's van gemiddelde grootte veel onzekerder kan zijn dan eerder werd gedacht.

"We denken dat die verstrooiing - het bereik van sterrenstelsels dat we verwachten te zien - veel hoger kan zijn dan wat mensen momenteel denken voor halo's van donkere materie met een bepaalde massa, "zei hij. "Niemand heeft de illusie dat er een enorme verstrooiing is bij de allerlaagste halo-massa's, maar het is bij deze tussenliggende halo's van donkere materie dat de discussie plaatsvindt."

Om het aantal satellietdwergstelsels rond M 94 te observeren, de onderzoekers maakten een samengesteld beeld van het grote sterrenstelsel. Het beeld besloeg ongeveer 12 vierkante graden van de nachtelijke hemel - de volle maan, ter vergelijking, verschijnt als ongeveer één vierkante graad. Dit soort beeld omvat lagen en lagen van "ruis, " inclusief kosmische straling en verstrooid licht, waardoor zwakke dwergstelsels moeilijk te detecteren zijn.

Om er zeker van te zijn dat ze geen satellietstelsels misten, Smercina en zijn team construeerden kunstmatige sterrenstelsels terug in de afbeelding en herstelden ze met dezelfde methoden als voor echte satellieten. Met deze techniek, de onderzoekers bevestigden dat er niet meer dan twee sterrenstelsels rond M 94 waren.

"De echte kicker is of de gemeenschap verwachtte dat dit mogelijk zou zijn, "Zei Smercina. "Dat is de echte nieuwsgierigheid van deze bevinding - het resultaat is iets dat de simulaties niet voorspellen. Als je iets kunt ontdekken waarvan we niet dachten dat we het konden vinden, je kunt een bijdrage leveren aan ons begrip van hoe ons universum werkt, dat is echt de moeite waard."