Verrassende nieuwe gegevens van NASA's Hubble-ruimtetelescoop suggereren de soepele, De vaste "rand" van de schijf van het Sombrero-stelsel verbergt mogelijk een turbulent verleden. De scherpte en gevoeligheid van Hubble lost tienduizenden individuele sterren op in de uitgestrekte, verlengde halo, het gebied voorbij het centrale deel van een melkwegstelsel, meestal gemaakt van oudere sterren. Deze laatste waarnemingen van de Sombrero zetten de conventionele theorie op zijn kop, slechts een klein deel van de oudere, metaalarme sterren in de halo, plus een onverwachte overvloed aan metaalrijke sterren die normaal alleen in de schijf van een melkwegstelsel te vinden zijn, en de centrale uitstulping. Grote fusies van sterrenstelsels uit het verleden zijn een mogelijke verklaring, hoewel de statige Sombrero geen van de rommelige bewijzen vertoont van een recente fusie van massieve sterrenstelsels.

"De Sombrero is altijd een beetje een raar sterrenstelsel geweest, dat maakt het zo interessant, " zei Paul Goudfrooij van het Space Telescope Science Institute (STScI), Baltimore, Maryland. "Hubble's metalliciteitsmetingen (d.w.z. de overvloed aan zware elementen in de sterren) zijn een andere indicatie dat de Sombrero ons veel kan leren over de samenstelling en evolutie van sterrenstelsels."

"Hubble's waarnemingen van de halo van de Sombrero zetten ons algemeen aanvaarde begrip van de samenstelling en metalliciteit van sterrenstelsels op zijn kop, ", voegde co-onderzoeker Roger Cohen van STScI eraan toe.

Lange tijd een favoriet van astronomen en amateur-hemelkijkers vanwege zijn heldere schoonheid en merkwaardige structuur, het Sombrero-sterrenstelsel (M104) heeft nu een nieuw hoofdstuk in zijn vreemde verhaal - een uitgebreide halo van metaalrijke sterren met nauwelijks een teken van de verwachte metaalarme sterren die zijn waargenomen in de halo's van andere sterrenstelsels. onderzoekers, puzzelen over de gegevens van Hubble, wendde zich tot geavanceerde computermodellen om verklaringen te suggereren voor de verbijsterende inversie van de conventionele galactische theorie. Die resultaten suggereren de even verrassende mogelijkheid van grote fusies in het verleden van de melkweg, hoewel de majestueuze structuur van de Sombrero geen bewijs draagt ​​van recente verstoring. De ongebruikelijke bevindingen en mogelijke verklaringen worden gepubliceerd in de Astrofysisch tijdschrift .

"De afwezigheid van metaalarme sterren was een grote verrassing, zei Goudfrooij, "en de overvloed aan metaalrijke sterren droeg alleen maar bij aan het mysterie."

In de halo van een melkwegstelsel verwachten astronomen eerdere generaties sterren te vinden met minder zware elementen, metalen genoemd, in vergelijking met de overvolle sterrensteden in de hoofdschijf van een melkwegstelsel. Elementen worden gecreëerd door het stellaire "levenscyclus"-proces, en hoe langer een sterrenstelsel sterren heeft gehad die door deze cyclus gaan, hoe elementenrijker het gas en hoe hoger de metalliciteit de sterren die uit dat gas worden gevormd. Deze jongere, Sterren met een hoog metaalgehalte worden meestal gevonden in de hoofdschijf van de melkweg, waar de stellaire populatie dichter is - of zo gaat de conventionele wijsheid.

De feiten compliceren is de aanwezigheid van veel oude, metaalarme bolvormige sterrenhopen. Deze oudere, Verwacht wordt dat metaalarme sterren uiteindelijk uit hun clusters zullen verdwijnen en deel gaan uitmaken van de algemene stellaire halo, maar dat proces lijkt inefficiënt te zijn geweest in het Sombrero-sterrenstelsel. Het team vergeleek hun resultaten met recente computersimulaties om te zien wat de oorsprong zou kunnen zijn van dergelijke onverwachte metaalachtige metingen in de halo van de melkweg.

De resultaten overtroffen ook de verwachtingen, wat aangeeft dat de onverstoorde Sombrero een grote aanwas had ondergaan, of fusie, gebeurtenissen miljarden jaren geleden. In tegenstelling tot ons Melkwegstelsel, waarvan wordt gedacht dat het vele kleine satellietstelsels heeft opgeslokt in zogenaamde "kleine" aanwas gedurende miljarden jaren, een grote aanwas is de samensmelting van twee of meer vergelijkbare massieve sterrenstelsels die rijk zijn aan latere generaties, sterren met een hogere metalliciteit.

De satellietstelsels bevatten alleen lage-metalliciteitssterren die grotendeels waterstof en helium waren van de oerknal. Zwaardere elementen moesten door middel van nucleosynthese in het binnenste van sterren worden gekookt en in sterren van een latere generatie worden verwerkt. Dit proces was nogal ondoeltreffend in dwergstelsels zoals die rond onze Melkweg, en effectiever in grotere, meer geëvolueerde sterrenstelsels.

De resultaten voor de Sombrero zijn verrassend omdat de gladde schijf geen tekenen van verstoring vertoont. Ter vergelijking, talrijke interagerende sterrenstelsels, zoals de iconische antennestelsels, ontlenen hun naam aan het vervormde uiterlijk van hun spiraalarmen als gevolg van de getijdenkrachten van hun interactie. Fusies van even massieve sterrenstelsels smelten doorgaans samen tot grote, gladde elliptische sterrenstelsels met verlengde halo's - een proces dat miljarden jaren duurt. Maar de Sombrero paste nooit helemaal in de traditionele definitie van een spiraalvormig of een elliptisch sterrenstelsel. Het zit ergens tussenin - een hybride.

Voor dit specifieke project het team koos de Sombrero vooral vanwege zijn unieke morfologie. Ze wilden weten hoe zulke 'hybride' sterrenstelsels in de loop van de tijd gevormd en geassembleerd zouden kunnen zijn. Vervolgstudies voor halo-metalliteitsverdelingen zullen worden gedaan met verschillende sterrenstelsels op afstanden vergelijkbaar met die van de Sombrero.

Het onderzoeksteam kijkt uit naar toekomstige observatoria die het onderzoek naar de onverwachte eigenschappen van de Sombrero voortzetten. De Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST), met een gezichtsveld dat 100 keer groter is dan dat van Hubble, zal in staat zijn om een ​​continu beeld van de halo van de melkweg vast te leggen en tegelijkertijd meer sterren op te pikken in infrarood licht. De James Webb-ruimtetelescoop zal ook waardevol zijn vanwege zijn Hubble-achtige resolutie en diepere infraroodgevoeligheid.