Nieuwe gegevens van de Hubble-ruimtetelescoop van NASA/ESA leveren verder bewijs voor getijdenverstoring in het sterrenstelsel NGC 1052-DF4. Dit resultaat verklaart een eerdere bevinding dat dit sterrenstelsel het grootste deel van zijn donkere materie mist. Door de verdeling van het licht en de bolvormige clusters van de melkweg te bestuderen, astronomen hebben geconcludeerd dat de zwaartekrachten van het naburige sterrenstelsel NGC 1035 de donkere materie van NGC 1052-DF4 hebben gestript en nu het sterrenstelsel uit elkaar scheuren.

In 2018 ontdekte een internationaal team van onderzoekers met behulp van de NASA/ESA Hubble-ruimtetelescoop en verschillende andere observatoria, Voor de eerste keer, een melkwegstelsel in onze kosmische omgeving dat het grootste deel van zijn donkere materie mist. Deze ontdekking van het sterrenstelsel NGC 1052-DF2 was een verrassing voor astronomen, aangezien werd begrepen dat donkere materie (DM) een belangrijk bestanddeel is in de huidige modellen van de vorming en evolutie van sterrenstelsels. In feite, zonder de aanwezigheid van DM, het oergas zou onvoldoende zwaartekracht hebben om in te storten en nieuwe sterrenstelsels te vormen. Een jaar later, er werd een ander sterrenstelsel ontdekt dat donkere materie mist, NGC 1052-DF4, wat verder leidde tot intense debatten onder astronomen over de aard van deze objecten.

Nutsvoorzieningen, nieuwe Hubble-gegevens zijn gebruikt om de reden achter de ontbrekende donkere materie in NGC 1052-DF4 te verklaren, die zich op 45 miljoen lichtjaar afstand bevindt. Mireia Montes van de Universiteit van New South Wales in Australië leidde een internationaal team van astronomen om de melkweg te bestuderen met behulp van diepe optische beeldvorming. Ze ontdekten dat de ontbrekende donkere materie kan worden verklaard door de effecten van getijdenverstoring. De zwaartekracht van het naburige massieve sterrenstelsel NGC 1035 verscheurt NGC 1052-DF4. Tijdens dit proces, de donkere materie wordt verwijderd, terwijl de sterren de effecten van de interactie met een ander sterrenstelsel in een later stadium voelen.

Tot nu, het op deze manier verwijderen van donkere materie is voor astronomen verborgen gebleven, omdat het alleen kan worden waargenomen met extreem diepe beelden die extreem zwakke kenmerken kunnen onthullen. "We hebben Hubble op twee manieren gebruikt om te ontdekken dat NGC 1052-DF4 een interactie ervaart, " legde Montes uit. "Dit omvat het bestuderen van het licht van de melkweg en de verdeling van bolvormige clusters in de melkweg."

Dankzij de hoge resolutie van Hubble, de astronomen konden de populatie van bolvormige clusters van de melkweg identificeren. De 10,4-meter Gran Telescopio Canarias (GTC)-telescoop en de IAC80-telescoop op de Canarische Eilanden, Spanje, werden ook gebruikt om Hubble's waarnemingen aan te vullen door de gegevens verder te bestuderen.

"Het is niet genoeg om alleen veel tijd te besteden aan het observeren van het object, maar een zorgvuldige omgang met de gegevens is essentieel, ", legt teamlid Raúl Infante-Sainz van het Instituto de Astrofísica de Canarias in Spanje uit. "Het was daarom belangrijk dat we niet slechts één telescoop/instrument gebruiken, maar verschillende (zowel op de grond als in de ruimte) om dit onderzoek uit te voeren. Met de hoge resolutie van Hubble, we kunnen de bolhopen identificeren, en dan verkrijgen we met GTC-fotometrie de fysieke eigenschappen."

Bolvormige sterrenhopen worden verondersteld te worden gevormd in de perioden van intense stervorming die sterrenstelsels hebben gevormd. Door hun compacte afmetingen en helderheid zijn ze gemakkelijk waarneembaar en daarom zijn ze goede tracers van de eigenschappen van hun gastmelkwegstelsel. Op deze manier, door de ruimtelijke verdeling van de clusters in NGC 1052-DF4 te bestuderen en te karakteriseren, astronomen kunnen inzicht krijgen in de huidige staat van het melkwegstelsel zelf. De uitlijning van deze clusters suggereert dat ze worden "gestript" van hun gastheerstelsel, en dit ondersteunt de conclusie dat er sprake is van getijdenverstoring.

Door het licht van de melkweg te bestuderen, de astronomen vonden ook bewijs van getijdenstaarten, die zijn gevormd uit materiaal dat zich van NGC1052-DF4 verwijdert - dit ondersteunt verder de conclusie dat dit een verstoringsgebeurtenis is. Aanvullende analyse concludeerde dat de centrale delen van de melkweg onaangeroerd blijven en dat slechts ∼ 7% van de stellaire massa van de melkweg zich in deze getijdenstaarten bevindt. Dit betekent dat donkere materie, die minder geconcentreerd is dan sterren, eerder en bij voorkeur uit de melkweg werd gestript, en nu begint ook de buitenste stellaire component te worden gestript.

"Dit resultaat is een goede indicator dat, terwijl de donkere materie van de melkweg uit het systeem was verdampt, de sterren beginnen nu pas te lijden onder het verstoringsmechanisme, " verklaarde teamlid Ignacio Trujillo van het Instituto de Astrofísica de Canarias in Spanje. "Na verloop van tijd NGC1052-DF4 zal worden gekannibaliseerd door het grote systeem rond NGC1035, met ten minste enkele van hun sterren die vrij in de verre ruimte zweven."

De ontdekking van bewijs ter ondersteuning van het mechanisme van getijdenverstoring als verklaring voor de ontbrekende donkere materie van de melkweg heeft niet alleen een astronomisch raadsel opgelost, maar heeft ook astronomen een zucht van verlichting gebracht. Zonder het, wetenschappers zouden worden geconfronteerd met het moeten herzien van ons begrip van de wetten van de zwaartekracht.

"Deze ontdekking verzoent de bestaande kennis over hoe sterrenstelsels zich vormen en evolueren met het gunstigste kosmologische model, ’ voegde Montes eraan toe.

Deze resultaten zijn gepubliceerd in de Astrofysisch tijdschrift .