Een team van astronomen onder leiding van de University of California Observatories (UCO) heeft tot in detail een sterrenstelsel bestudeerd dat zo zwak en in zo'n onberispelijke staat is dat het als een tijdcapsule heeft gefunctioneerd. verzegeld kort na het aanbreken van ons universum, alleen om te worden geopend door de nieuwste technologie van het W. M. Keck Observatory.

Met behulp van de Keck Cosmic Web Imager (KCWI), ontdekte het team een ​​bizarre, solitair ultradiffuus sterrenstelsel (UDG).

Deze transparante, spookachtig sterrenstelsel, genaamd DGSAT I, is in tegenspraak met de huidige theorie over de vorming van UDG's. Alle eerder bestudeerde UDG's bevonden zich in clusters van sterrenstelsels, die de basis vormden voor de theorie dat ze ooit "normale" sterrenstelsels waren, maar na verloop van tijd zijn ze in een donzige puinhoop gestraald als gevolg van gewelddadige gebeurtenissen binnen het cluster.

"Er leek een relatief netjes beeld te bestaan ​​van de oorsprong van sterrenstelsels, van spiralen tot elliptische trainers, en van reuzen tot dwergen, " zei hoofdauteur Ignacio Martín-Navarro, een postdoctoraal onderzoeker aan de UCO. "Echter, de recente ontdekking van UDG's riep nieuwe vragen op over hoe compleet dit beeld is. Alle UDG's die tot nu toe in detail zijn bestudeerd, bevonden zich binnen clusters van sterrenstelsels:dichte gebieden met gewelddadige interactie waar de kenmerken van de sterrenstelsels bij de geboorte door een moeilijke adolescentie zijn vervormd."

De resultaten van het team worden op 11 april gepubliceerd. 2019 nummer van de Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society en staat nu online.

Omdat DGSAT I een zeldzame uitzondering is op een UDG die buiten een cluster wordt gevonden, het kan een duidelijker venster op het verleden bieden. Er is niet veel activiteit omheen geweest die de samenstelling en evolutie zou kunnen aantasten. Om erachter te komen waarom dit sterrenstelsel zo weinig sterrenlicht heeft, het team gebruikte KCWI om de samenstelling van de melkweg in kaart te brengen.

"De chemische samenstelling van een sterrenstelsel geeft een overzicht van de omgevingsomstandigheden toen het werd gevormd, zoals de manier waarop sporenelementen in het menselijk lichaam levenslange eetgewoonten en blootstelling aan verontreinigende stoffen kunnen onthullen, " zei co-auteur Aaron Romanowsky, een UCO-astronoom en universitair hoofddocent van de afdeling Natuur- en Sterrenkunde aan de San José State University.

DGSAT Ik verraste onderzoekers met zijn chemische samenstelling. De sterrenstelsels van vandaag bevatten doorgaans meer zware elementen, zoals ijzer en magnesium, vergeleken met oude sterrenstelsels die net na de oerknal zijn geboren. Maar KCWI onthulde dat DGSAT I bloedarmoede lijkt te hebben; het ijzergehalte van de melkweg is opmerkelijk laag, alsof het gevormd was uit een bijna ongerepte gaswolk die niet was vervuild door de supernova-dood van eerdere sterren. En toch zijn de magnesiumgehaltes van DGSAT I normaal, consistent met wat astronomen verwachten te vinden in moderne sterrenstelsels. Dit is vreemd omdat beide elementen vrijkomen bij supernova-gebeurtenissen; je vindt het een meestal niet zonder het ander.

"We begrijpen deze combinatie van vervuilende stoffen niet, maar een van onze ideeën is dat extreme uitbarstingen van supernova's ervoor zorgden dat de melkweg in omvang pulseerde tijdens zijn adolescentie, op een manier die magnesium bij voorkeur vasthoudt boven ijzer, ' zei Romanowsky.

UDG's zijn een relatief nieuwe klasse van sterrenstelsels die voor het eerst werden ontdekt in 2015. Ze zijn zo groot als de Melkweg, maar hebben 100 tot 1000 keer minder sterren dan ons eigen sterrenstelsel, waardoor ze nauwelijks zichtbaar en moeilijk te bestuderen zijn.

KCWI is ontworpen om dat obstakel te overwinnen met zijn extreme gevoeligheid en het vermogen om spectra met hoge resolutie vast te leggen van de zwakste en verste objecten in ons universum, zoals UDG's.

"Er is maar één ander instrument ter wereld met de mogelijkheden van KCWI waarmee we de chemische samenstelling van sterrenstelsels met een lage oppervlaktehelderheid kunnen meten, " zei co-auteur Jean Brodie, Hoogleraar astronomie en astrofysica aan de UCO. "Maar die is op het zuidelijk halfrond waar we geen goed zicht hebben op DGSAT I, die in het noorden ligt."

KCWI voert een soort waarneming uit die integrale veldspectroscopie wordt genoemd, die gegevens vastlegt in 3D in plaats van in 2D. traditioneel, er waren twee manieren voor astronomen om hemellichamen te bestuderen, hetzij door beeldvorming of door spectroscopie. Dit instrument doorbreekt de barrière tussen de twee. In een enkele waarneming KCWI legt zowel het beeld, evenals het spectrum van elke pixel in de afbeelding, die de fysieke eigenschappen van het object onthult, zoals compositie, temperatuur, snelheid, en meer.

"Het zijn dit soort observaties waarvoor we KCWI hebben gebouwd; om de grens te blijven verleggen om de meeste informatie uit de zwakste objecten te halen, " zei John O'Meara, hoofdwetenschapper bij Keck Observatory. "We zijn erg enthousiast om te zien hoeveel meer objecten zoals DGSAT I we met Keck kunnen bestuderen en ons begrip van hoe sterrenstelsels zich in de loop van de tijd vormen en veranderen, kunnen blijven transformeren."

De onderzoekers zijn van plan het KCWI opnieuw te gebruiken, dit keer om een ​​diepere observatie uit te voeren van een andere UDG vergelijkbaar met DGSAT I; ze zijn van plan om de samenstelling in meer detail te plagen in de hoop meer gegevens te ontrafelen die astronomen kunnen helpen om de oorsprong van UDG's te achterhalen.

"Er zijn verschillende ideeën ingediend, van alledaags tot exotisch. Een intrigerende mogelijkheid is dat sommige van deze spookachtige sterrenstelsels levende fossielen zijn van het begin van het heelal, toen sterren en sterrenstelsels opkwamen in een heel andere omgeving dan nu, " zei Romanowsky. "Hun geboorte is echt een fascinerend mysterie dat ons team aan het oplossen is."