Een internationaal wetenschappelijk team onder leiding van een Mexicaanse onderzoeker ontdekte bolvormige sterrenhopen die met dezelfde snelheid roteren als het gas in de schijf van het spiraalstelsel Messier 106 (ook bekend als M106 of NGC 4258) waartoe ze behoren. Vanwege hun schijfachtige opstelling en snelheid, deze verre objecten kunnen overblijfselen zijn van de kosmische middag.

Dit onderzoek is uitgevoerd met behulp van de Gran Telescopio Canarias (GTC), waarvan Mexico een partner is, en de resultaten werden gepubliceerd in het nummer van 1 mei van Het astrofysische tijdschrift (ApJ).

Dr. Rosa Amelia González-Lópezlira, onderzoeker aan het Instituut voor Radioastronomie en Astrofysica van de Nationale Autonome Universiteit van Mexico, Campus Morelia (IRyA-UNAM), leidt dit project. De tweede auteur van het artikel is Dr. Divakara Mayya, een onderzoeker aan het National Institute of Astrophysics, Optica en elektronica (INAOE). De werkgroep bestaat uit onderzoekers en studenten in Australië, Brazilië, Chili, Denemarken, Frankrijk, en Duitsland, naast andere collega's bij de IRyA-UNAM en INAOE.

Dr. González-Lópezlira legt uit dat bolvormige sterrenhopen groepen zijn van tussen de 100, 000 en 1 miljoen sterren. Het zijn gewone voorwerpen, vooral in grote sterrenstelsels. "De Melkweg heeft 160 van deze clusters, maar zeer grote sterrenstelsels kunnen er tienduizenden hebben. Gebruikelijk, deze clusters zijn verdeeld als in een bol. Alle sterren van een bolvormige sterrenhoop zijn ongeveer even oud en hebben min of meer dezelfde chemische samenstelling. We weten niet precies hoe deze clusters zijn gevormd, en er zijn verschillende hypothesen die het proberen te verklaren:de ene zegt dat ze voorafgaan aan de vorming van sterrenstelsels, een andere die samen met hen clusters vormde, weer een ander stelt dat sommige verschijnen wanneer gas botst tijdens een samensmelting van sterrenstelsels, " ze zegt.

In de Melkweg, bijvoorbeeld, de meeste bolhopen lijken samen met de melkweg te zijn gevormd; een paar werden later gevormd of verworven, wanneer een of meerdere kleinere sterrenstelsels ermee samensmolten.

Bolvormige sterrenhopen zijn zeer oude objecten die ongeveer 11,5 miljard jaar geleden zijn gevormd, 2,3 miljard jaar na de oerknal en kort voordat de snelheid van kosmische stervorming zijn hoogtepunt bereikte, 10 miljard jaar geleden. "Deze periode staat bekend als kosmische middag. De clusters zijn erg helder en kunnen op zeer grote afstanden worden gezien, wat betekent dat ze ons aanwijzingen kunnen geven over hoe de sterrenstelsels zijn samengesteld tijdens deze periode van maximale stervorming, ’ zegt de astrofysicus.

Het artikel dat werd gepubliceerd in de ApJ van 1 mei, maakt deel uit van een groter project om de bolvormige clustersystemen van negen spiraalvormige sterrenstelsels binnen een straal van 52 miljoen lichtjaar te bestuderen. "We zijn vooral geïnteresseerd in de relatie tussen het aantal bolvormige sterrenhopen en de massa van het centrale zwarte gat in spiraalstelsels, " zegt de onderzoeker. De relatie is erg nauw voor elliptische sterrenstelsels, maar het is niet zo duidelijk in spiraalstelsels. De melkweg, bijvoorbeeld, vervult het niet. Dr. González-Lópezlira voegt toe:"De negen spiraalstelsels die we gaan bestuderen, hebben goede schattingen van de massa van hun zwarte gaten en bevinden zich op afstanden waar de bolvormige sterrenhopen goed te zien zijn met de Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT ), waarmee we de eerste waarnemingen hebben gedaan."

Dr. Divakara Mayya legt uit dat dit soort onderzoeken beginnen met het nemen van afbeeldingen en het vinden van kandidaten voor bolvormige sterrenhopen op basis van zogenaamde kleur-kleurdiagrammen. In dit geval, naast een optisch filter, een ultraviolet- en een infraroodfilter werden gebruikt, wat niet gebruikelijk is. "Kandidaten worden geselecteerd in deze diagrammen, maar andere schijnbaar puntbronnen, als sterren en verre sterrenstelsels, kan binnensijpelen. Daarom spectra bevestigen dat elk object een oude, even oude populatie heeft, en dat zijn recessiesnelheid verenigbaar is met de recessiesnelheid van de melkweg waartoe het wordt verondersteld te behoren. We gebruiken OSIRIS in de GTC omdat deze objecten vrij ver weg zijn, en daarom zijn belichtingen van meer dan een uur met de grootste optische telescoop ter wereld nodig om de informatie uit de spectra te halen. OSIRIS is een multiobject-spectrograaf waarmee men meerdere objecten tegelijk kan waarnemen. We hebben in totaal 23 bolhoopkandidaten waargenomen in twee velden."

De belangrijkste bevinding van het project was totaal onverwacht en verrassend. In plaats van verdeeld te zijn in een bol, "de bolvormige sterrenhopen van NGC 4258 lijken te zijn gerangschikt in een schijf die in fase roteert en praktisch net zo snel als de neutrale waterstof (HI) gasvormige schijf van de melkweg, die werd waargenomen met de Westerbork Synthese Radio Telescoop (WSRT), zelfs op grote afstand van het centrum. Dit is nog nooit eerder gezien. Dat zijn blijkbaar de feiten hoewel men moet blijven werken om ze te bevestigen. Dit is een van de mooie dingen die kunnen gebeuren als je in de wetenschap werkt, " zegt dr. Mayya.

Dr. González-Lópezlira zegt dat vanwege de manier waarop de M106-clusters bewegen, de schijf waar ze zijn verspreid lijkt erg op de schijven waar we zien dat sterren 10 miljard jaar geleden werden gevormd. "We speculeren dat de schijf van clusters van M 106 een overblijfsel of overblijfsel is van de kosmische middag."

De onderzoekers bevestigden verder met de GTC dat M106 valt in de correlatie tussen het aantal bolvormige sterrenhopen en de massa van het zwarte gat, en dat hun fotometrische methode om bolhopen te vinden uitstekend is. Het superzware zwarte gat in het centrum van M106 weegt 40 miljoen zonsmassa's, 10 keer meer dan die van de Melkweg en 150 keer minder dan die van Messier 87, wiens afbeelding onlangs werd vrijgegeven.

Eindelijk, de IRyA-UNAM-onderzoeker voegde eraan toe dat studies zoals deze in meer spiraalvormige sterrenstelsels de rol van de verschillende voorgestelde hypothesen in de assemblage van sterrenstelsels zullen verduidelijken, hun bolvormige sterrenhoopsystemen en hun zwarte gaten.