Astronomen hebben ontdekt dat de sleutel tot het begrijpen van sterrenstelsels met "extreme" afmetingen, klein of groot, in hun omgeving kunnen liggen. In twee verwante onderzoeken, een internationaal team ontdekte dat sterrenstelsels die "ultracompact" of "ultradiffuus" zijn ten opzichte van normale sterrenstelsels met vergelijkbare helderheid, zich in dichte omgevingen lijken te bevinden, d.w.z., gebieden met grote aantallen sterrenstelsels. Dit heeft ertoe geleid dat het team heeft gespeculeerd dat deze "extreme" objecten begonnen kunnen lijken op normale sterrenstelsels, maar evolueerde vervolgens tot ongebruikelijke afmetingen door interacties met andere sterrenstelsels.

Het team identificeerde zowel ultracompacte als ultradiffuse sterrenstelsels als onderdeel van een ongekende telling van sterrenstelsels die zich in het nabijgelegen Virgo-cluster bevinden. Het onderzoek maakte gebruik van gegevens van de Next Generation Virgo Cluster Survey (NGVS) verkregen met de Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT) met behulp van MegaCam, een breed veld, optische camera. Op een afstand van 50 miljoen lichtjaar, Maagd is de melkwegcluster die het dichtst bij de Melkweg ligt, en bevat enkele duizenden ledenstelsels, waarvan de meeste worden onthuld, Voor de eerste keer, in de NGVS-gegevens.

Astronomen ontdekten een kwart eeuw geleden ultracompacte dwergstelsels (UCD's), en ze zijn de dichtste bekende sterrenstelsels in het heelal. Concurrerende theorieën beschrijven UCD's als grote sterrenhopen, of als de overblijfselen van grotere sterrenstelsels die zijn ontdaan van hun stellaire omhulsels.

"We hebben honderden UCD's gevonden in het nabijgelegen Virgo-sterrenstelsel, en tenminste sommigen van hen lijken hun leven te zijn begonnen als grotere sterrenstelsels, " zei Dr. Chengze Liu van de Shanghai Jiao Tong University, hoofdauteur van de eerste studie.

Hoewel UCD's qua uiterlijk lijken op een grote sterrenhoop, een aantal UCD's in dit onderzoek werden gevonden met zwakke stellaire enveloppen rond de centrale, compacte kern. Deze omhulsels zouden de laatste overblijfselen kunnen zijn van een sterrenstelsel dat geleidelijk is weggestript door de zwaartekracht van naburige sterrenstelsels. Aanvullend, UCD's bleken bij voorkeur de regio's van de Maagd-cluster met de hoogste melkwegdichtheden te bewonen. Samen, deze bewijzen wijzen op een door het milieu veroorzaakte transformatie die verantwoordelijk is voor de productie van sommige UCD's.

Ultradiffuse sterrenstelsels (UDG's) zijn een mysterie aan de andere kant van het groottespectrum. Ze zijn veel groter, en meer diffuus, dan typische sterrenstelsels met vergelijkbare helderheid. Sommige theorieën suggereren dat UDG's enorme sterrenstelsels zijn waarvan het gas - de brandstof voor hun stervorming - werd verwijderd voordat er veel sterren konden worden gevormd. Anderen suggereren dat ze ooit normale sterrenstelsels waren die meer diffuus zijn gemaakt door fusies en interacties.

"We ontdekten dat de ultradiffuse sterrenstelsels in het Virgo-cluster meer geconcentreerd zijn in de richting van de dichte clusterkern, wat aangeeft dat een dichte omgeving belangrijk kan zijn voor hun vorming, " zei Dr. Sungsoon Lim van de Universiteit van Tampa, en de hoofdauteur van de tweede studie. "De diversiteit in hun eigenschappen geeft aan dat, hoewel geen enkel proces aanleiding heeft gegeven tot alle objecten binnen de UDG-klasse, tenminste sommige UDG's lijken erop te wijzen dat hun diffuse aard te wijten is aan getijdeninteracties of aan de samensmelting van sterrenstelsels met een lage massa."

Een ander mysterie is dat sommige ultradiffuse sterrenstelsels aanzienlijke populaties bolvormige sterrenhopen bevatten. "De intense stervormingsgebeurtenissen die nodig zijn om bolvormige sterrenhopen te maken, maken een melkwegstelsel over het algemeen minder, in plaats van meer diffuus, dus het is een interessante uitdaging om te begrijpen hoe we bolhopen krijgen in ultradiffuse sterrenstelsels, " zei Prof. Eric Peng van het Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics van Peking University, en co-auteur van beide studies.

"Om sterrenstelsels te vinden die echt ongewoon zijn, je moet eerst de eigenschappen van zogenaamde normale sterrenstelsels begrijpen, " zei Dr. Patrick Côté van de National Research Council van het Herzberg Astronomy and Astrophysics Research Center van Canada, en een auteur op beide studies. "NGVS biedt de diepste, meest complete blik op het geheel van de sterrenstelselpopulatie van de Maagdcluster, waardoor we de meest compacte en meest diffuse sterrenstelsels kunnen vinden, het bevorderen van ons begrip van hoe ze passen in het algemene beeld van de vorming van sterrenstelsels."

Deze onderzoeksresultaten zijn gepresenteerd in twee papers die onlangs zijn gepubliceerd in de Astrofysisch tijdschrift .