De nieuwste gegevensrelease van de Sloan Digital Sky Survey (SDSS) bevat observaties die de interne structuur en samenstelling onthullen van bijna 5, 000 nabije sterrenstelsels waargenomen tijdens de eerste drie jaar van een programma genaamd Mapping Near Galaxies bij Apache Point Observatory (MaNGA).

MaNGA gebruikt een techniek genaamd opgeloste spectroscopie om sterrenstelsels veel gedetailleerder te bestuderen dan eerdere onderzoeken. Spectroscopie is een krachtig hulpmiddel voor astronomen, een schat aan informatie opleveren door te meten hoeveel licht een object op verschillende golflengten uitstraalt. Vroeger, astronomen verkregen doorgaans slechts één spectrum voor elk sterrenstelsel, maar opgeloste spectroscopie (ook wel integrale-veldspectroscopie genoemd) verkrijgt honderden afzonderlijke spectra die elke locatie in de melkweg bestrijken.

"Opgeloste spectroscopie stelt ons in staat een melkwegstelsel te ontleden en de interne samenstelling en de bewegingen van zijn sterren en gas te bestuderen, ", legt hoofdonderzoeker Kevin Bundy van MaNGA uit, een associate researcher bij UC Observatories en adjunct-professor astronomie en astrofysica aan UC Santa Cruz.

"Mensen hebben opgeloste spectroscopie gedaan voor individuele sterrenstelsels, maar we hebben het nooit gehad voor duizenden sterrenstelsels, dus MaNGA geeft ons de statistische kracht om veel belangrijke vragen te beantwoorden, ' zei Bundy.

Het doel van MaNGA is om de 'levensgeschiedenis' van hedendaagse sterrenstelsels te begrijpen, vanaf hun eerste geboorte en vergadering, door hun voortdurende groei via stervorming en fusies, tot hun dood door "uitdoving" van stervorming op late tijdstippen. Bundy en zijn studenten aan UC Santa Cruz, bijvoorbeeld, hebben bewijs gevonden in de MaNGA-gegevens voor uitstroom van heet geïoniseerd gas in "dode" sterrenstelsels, ter ondersteuning van het idee dat krachtige winden die uit het centrale zwarte gat van een melkwegstelsel worden verdreven, stervorming kunnen stoppen. Bundy's team vindt ook aanwijzingen over hoe sterrenstelsels in de loop van de tijd zijn samengesteld door de bewegingen van hun sterren en gas te bestuderen en door de chemische handtekeningen van sterren in verschillende delen van sterrenstelsels te analyseren.

Een van de drie programma's in de vierde fase van SDSS, MaNGA zal uiteindelijk een representatieve steekproef van zo'n 10, 000 nabije sterrenstelsels. Bundy zei dat het onderzoek meer dan halverwege dat doel is en op schema ligt om het in 2020 te bereiken. Gegevens van 4, 621 sterrenstelsels zijn nu openbaar beschikbaar als onderdeel van de 15e SDSS-gegevensrelease (de derde gegevensrelease voor SDSS-IV).

"Deze vrijgave van gegevens is een belangrijke mijlpaal voor ons, Bundy zei. "MaNGA is al veruit het grootste onderzoek in zijn soort, en deze release bevat zowel de gegevens als de analytische tools die het project heeft ontwikkeld."

Een krachtige nieuwe interface genaamd Marvin biedt toegang tot de MaNGA-gegevens en melkwegkaarten op basis van analyses van de gegevens. Marvin bevat een breed scala aan tools voor het zoeken, toegang krijgen tot, en het visualiseren van de gegevens. De Marvin-website biedt gemakkelijke toegang tot een schat aan informatie over elk sterrenstelsel, inclusief kaarten met belangrijke functies zoals stervorming, stellaire beweging, emissie lijnen, en tientallen andere eigenschappen die belangrijk zijn voor astronomen. Kyle Westfall, een projectwetenschapper bij UC Observatories, leidde de ontwikkeling van de pijplijn voor gegevensanalyse die de kaarten en andere gegevensproducten produceerde die nu voor het eerst openbaar beschikbaar zijn.

Een ander belangrijk onderdeel van deze gegevensrelease is de MaNGA Stellar Library met spectra van meer dan 3, 000 sterren in ons Melkwegstelsel. Wanneer voltooid, het zal 5 omvatten, 000 tot 6, 000 sterren. Onderzoekers kunnen de spectra van deze individuele sterren gebruiken om te proberen het spectrum van een melkwegstelsel te reconstrueren en zo de unieke mix van verschillende stertypes van dat melkwegstelsel te achterhalen.

"De MaNGA Stellar Library is de grootste bibliotheek van sterren die ooit is samengesteld, met spectra van dezelfde instrumenten die voor de sterrenstelsels zijn gebruikt, dus het is een zeer krachtig hulpmiddel om de aard van de stellaire populaties in deze sterrenstelsels te begrijpen, ' zei Bundy.

MaNGA Survey Scientist Renbin Yan van de Universiteit van Kentucky leidde de ontwikkeling van de Stellar Library.

Het MaNGA-onderzoek maakt op een nieuwe manier gebruik van de twee BOSS-spectrografen van de 2,5 meter lange Sloan Foundation Telescope van het Apache Point Observatory in New Mexico. Speciaal ontworpen "integrale veldeenheden, " elk samengesteld uit dicht opeengepakte arrays van optische vezels, maken het meten van spectra op meerdere punten in hetzelfde sterrenstelsel mogelijk. De MaNGA-spectra bieden continue dekking van optische tot nabij-infrarode golflengten.