Wetenschap
Zwakst bekende sterrenstelsel ontdekt dat rond de Melkweg draait
Een team van astronomen onder leiding van de Universiteit van Victoria en Yale University heeft een oud sterrensysteem ontdekt dat rond ons sterrenstelsel reist, genaamd Ursa Major III / UNIONS 1 (UMa3/U1) – de zwakste en laagste massa Melkweg-satelliet die ooit is ontdekt, en mogelijk een van de meest door donkere materie gedomineerde systemen die we kennen.
Het team voerde het onderzoek uit vanuit Hawaï met behulp van twee Maunakea-observatoria op het eiland Hawai'i, W. M. Keck Observatory en Canada-France-Hawai'i Telescope (CFHT) - evenals het University of Hawai'i Institute for Astronomy Pan-STARRS (Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System) op Haleakalā, Maui; de bevindingen zijn gepubliceerd in een recente editie van The Astrophysical Journal .
‘UMa3/U1 bevindt zich in het sterrenbeeld Grote Beer (Grote Beer), de thuisbasis van de Grote Beer. Het bevindt zich relatief gezien in onze kosmische achtertuin, op ongeveer 30.000 lichtjaar van de zon’, zegt Simon Smith, afgestudeerd in de astronomie. student aan de Universiteit van Victoria en hoofdauteur van het onderzoek. "UMa3/U1 was tot nu toe aan detectie ontsnapt vanwege de extreem lage helderheid."
Uit waarnemingen blijkt dat het sterrenstelsel klein is, met slechts ongeveer 60 sterren die meer dan 10 miljard jaar oud zijn en slechts 10 lichtjaar in doorsnede hebben. UMa3/U1 heeft een extreem lage massa:met een massa van 16 keer de massa van de zon is het 15 keer minder zwaar dan het zwakste vermoedelijke dwergstelsel.
UMa3/U1 werd voor het eerst gedetecteerd met behulp van gegevens verkregen uit de Ultraviolet Near Infrared Optical Northern Survey (UNIONS) bij CFHT en Pan-STARRS.
Het team bestudeerde vervolgens het sterrensysteem in meer detail met behulp van de Deep Imaging Multi-Object Spectrograph (DEIMOS) van Keck Observatory en bevestigde dat UMa3/U1 een door de zwaartekracht gebonden systeem is, een dwergstelsel of een sterrenhoop.
‘Er zijn zo weinig sterren in UMa3/U1 dat je je redelijkerwijs kunt afvragen of het alleen maar om een toevallige groepering van gelijksoortige sterren gaat. Keck was kritisch toen hij aantoonde dat dit niet het geval is’, zegt medeauteur Marla Geha, hoogleraar astronomie en natuurkunde aan de Universiteit van Californië. Yale universiteit. "Onze DEIMOS-metingen laten duidelijk zien dat alle sterren met zeer vergelijkbare snelheden door de ruimte bewegen en een vergelijkbare chemie lijken te delen."
‘Opwindend genoeg kan een voorzichtige spreiding in de snelheden tussen de sterren in het systeem de conclusie ondersteunen dat UMa3/U1 een door donkere materie gedomineerd sterrenstelsel is – een verleidelijke mogelijkheid die we hopen te onderzoeken met meer Keck-waarnemingen’, zegt Will Cerny, afgestudeerd student aan de Yale Universiteit. , de tweede auteur van het onderzoek.
Het is opmerkelijk hoe deze sterren erin zijn geslaagd een hechte groep te blijven. Een mogelijke verklaring is dat donkere materie ze bij elkaar houdt.
‘Het object is zo klein dat het voortbestaan op de lange termijn zeer verrassend is. Je zou verwachten dat de hevige getijdenkrachten van de schijf van de Melkweg het systeem inmiddels uit elkaar hebben gescheurd, zonder dat er een waarneembaar overblijfsel achterblijft’, zegt Cerny. ‘Het feit dat het systeem intact lijkt, leidt tot twee even interessante mogelijkheden:óf UMa3/U1 is een klein sterrenstelsel dat wordt gestabiliseerd door grote hoeveelheden donkere materie, óf het is een sterrenhoop die we op een heel speciaal moment hebben waargenomen vóór zijn naderende ondergang. "
Met het eerste scenario zou het bereiken van directe bevestiging van UMa3/U1 als een zwak, oud, door donkere materie gedomineerd satellietstersysteem een opwindende prestatie zijn, omdat het een voorspelling in de leidende theorie voor de oorsprong van het universum zou ondersteunen.
Op basis van het Lambda Cold Dark Matter (LCDM)-model veronderstellen wetenschappers dat toen sterrenstelsels zoals de Melkweg voor het eerst werden gevormd, ze tijdens hun assemblageproces een aantrekkingskracht creëerden die honderden satellietstersystemen aantrok die vandaag de dag nog steeds in een baan om sterrenstelsels draaien.
Een begeleidend onderzoek naar de implicaties van UMa3/U1 voor de LCDM-theorie is geaccepteerd voor publicatie in The Astrophysical Journal en is beschikbaar in preprint-formaat op de arXiv server.
‘Of toekomstige waarnemingen nu bevestigen of verwerpen dat dit systeem een grote hoeveelheid donkere materie bevat, we zijn erg enthousiast over de mogelijkheid dat dit object het topje van de ijsberg zou kunnen zijn – dat het het eerste voorbeeld zou kunnen zijn van een nieuwe klasse van extreem zwakke stellaire systemen die tot nu toe aan detectie zijn ontsnapt", zegt Cerny.
Afdoend bewijs van de aanwezigheid of het ontbreken van donkere materie in UMa3/U1 is van cruciaal belang om te bepalen of het sterrensysteem een dwergstelsel of een sterrenhoop is. Totdat de classificatie duidelijk wordt, heeft Ursa Major III / UNIONS 1 twee namen. Ultrazwakke sterrenhopen van de Melkweg worden doorgaans genoemd naar het sterrenbeeld waarin ze zijn ontdekt (in dit geval Ursa Major), terwijl ultrazwakke sterrenhopen doorgaans worden genoemd naar het onderzoeksproject waarin ze zijn ontdekt (UNIONS).
Hoewel de identiteit van dit sterrenstelsel nog steeds dubbelzinnig is, maakt UMa3/U1 de weg vrij voor nieuwe perspectieven in de kosmologie.
‘Deze ontdekking kan ons begrip van de vorming van sterrenstelsels op de proef stellen en misschien zelfs de definitie van een ‘sterrenstelsel’,’ zegt Smith.