Een internationaal team van astrofysici van het Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), de Universiteit van La Laguna (ULL) en het Space Telescope Science Institute (STScI, VS) heeft de aanwezigheid van transversale rotatie (in het vlak van de hemel) ontdekt in drie bolvormige dwergstelsels. Dit is een heel zwak type melkwegstelsel en is vrij moeilijk waar te nemen. Deze nieuwe bevindingen helpen hun evolutionaire geschiedenis te traceren. De bevinding is gedaan met behulp van de meest recente gegevens van de GAIA-satelliet van de European Space Agency. De resultaten van de studie zijn zojuist gepubliceerd in het tijdschrift Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society ( MNRAS ).

Dwergstelsels hebben een bijzondere interesse voor kosmologie. Het standaard kosmologische model suggereert dat dit type melkwegstelsel de eerste was die werd gevormd. De meeste zijn vernietigd en gekannibaliseerd door grote sterrenstelsels zoals de Melkweg. Echter, degenen die overblijven kunnen worden bestudeerd en bevatten waardevolle informatie over het vroege heelal.

Een subklasse van dwergstelsels zijn de dwergsferoïden. Ze zijn erg diffuus, met lage helderheid, en bevatten grote hoeveelheden donkere materie met weinig of geen gas. Sinds hun ontdekking, ze zijn grondig bestudeerd. Echter, hun interne kinematica is nog weinig bekend, vanwege de technische problemen bij de gedetailleerde studie van hun mechanica.

Verschillende eerdere studies hebben aangetoond dat de dwergsferoïden geen patronen van interne rotatie hebben, maar dat hun sterren in willekeurige banen bewegen, voornamelijk naar en weg van het centrum van de melkweg. De andere grote subklasse van dwergen - de onregelmatige - hebben grote hoeveelheden gas, en hebben in sommige gevallen interne rotatie. Deze verschillen suggereren een verschillende oorsprong voor de twee soorten dwergen, of op zijn minst een heel andere evolutionaire geschiedenis waarin interacties met grote sterrenstelsels, in ons geval met de Melkweg, hebben een cruciale rol gespeeld bij het elimineren van de interne rotatie van de sferoïden.

Om hun huidige onderzoek uit te voeren, het team van astrofysici van de IAC en de STScI hebben de nieuwste gegevens van ESA's Gaia gebruikt om de interne kinematica van zes bolvormige dwergstelsels te bestuderen, satellieten van de Melkweg, en hebben de aanwezigheid van transversale rotatie (in het vlak van de lucht) ontdekt in drie van hen:Carina, Fornax, en Beeldhouwer. Dit zijn de eerste detecties van dit type rotatie in bolvormige dwergstelsels, behalve de sferoïdale Boogschutter, die sterk wordt vervormd door het zwaartekrachtpotentieel van de Melkweg, en is daarom niet representatief voor zijn soort.

"Het belang van dit resultaat is omdat, in het algemeen, de interne kinematica van sterrenstelsels, in dit geval hun rotatie, is een belangrijke tracer van hun evolutionaire geschiedenis, en van de omstandigheden waarin het systeem is gevormd", legt Alberto Manuel Martínez-García uit, promovendus aan de IAC en de ULL, en eerste auteur van het artikel.

"Hoewel het standaardmodel van de kosmologie aanneemt dat de dwergsterrenstelsels de eersten waren, het is niet duidelijk of het eenvoudige systemen zijn of dat de systemen die we waarnemen worden gevormd door de agglomeratie van andere, nog eenvoudigere systemen, kleiner en ouder. De aanwezigheid van rotatie suggereert de tweede optie. Het suggereert ook een gemeenschappelijke oorsprong voor alle dwergstelsels, degenen die op dit moment rijk zijn aan gas (onregelmatige) en die niet (de sferoïden)", legt Andrés del Pino uit, onderzoeker bij de STScI en co-auteur van het artikel.

"De Gaia-satelliet heeft een revolutie teweeggebracht in onze kennis van de Melkweg en zijn omgeving, wat ons zeer nauwkeurige metingen geeft van de posities en bewegingen van bijna twee miljard sterren. Hoewel de gegevens van Gaia voornamelijk worden gebruikt om onze Melkweg te bestuderen, deze ESA-missie heeft ook een nieuw venster geopend op de studie van de satellietstelsels van de Melkweg, specifieke toegang geven tot hun interne kinematica", zegt Antonio Aparicio, een onderzoeker bij de IAC en de ULL en een co-auteur van het artikel.

Toch, volgens de onderzoekers studies op basis van Gaia-gegevens brengen veel technische problemen met zich mee. In de eerste plaats, men moet bepalen welke van de sterren in de database echt tot de satellietstelsels behoren, en die naar de Melkweg zelf, aangezien deze de neiging hebben om het monster te besmetten. Het probleem is dat hoewel de te analyseren gegevens beperkt zijn tot het gebied en de hoekafmetingen van de sferoïde die wordt bestudeerd, wat overeenkomt met een kwart van de hoekdiameter van de maan, de overgrote meerderheid van de sterren die in dit gebied worden gedetecteerd, behoren tot de Melkweg en besmetten daarom inderdaad het monster.

In aanvulling, de afstand van de bestudeerde sferoïden, dat is tot ongeveer een half miljoen lichtjaar, en de lage intrinsieke helderheid van hun sterren, impliceren dat de metingen worden beïnvloed door een aanzienlijk geluidsniveau. Om al deze redenen vereist de analyse van de gegevens een grondige filtratie en een diepgaande analyse van de verschillende observatieparameters om betrouwbare conclusies te kunnen trekken.