Grote spiraalstelsels zoals onze eigen Melkweg zijn als enorme uitgestrekte continenten in de ruimte. Zoals elk continent zouden zulke sterrenstelsels veel kleinere eilanden voor de kust moeten hebben. De huidige modellen voor de vorming van sterrenstelsels suggereren dat galactische continenten meer naburige eilanden zouden moeten hebben dan ze eigenlijk met telescopen kunnen zien. Nu is er nog een eiland toegevoegd aan het contingent van de Melkweg en dit is klein genoeg om goed in kaart te brengen tegen voorspellingen. Andere dwergen - zoals die recentelijk ontdekt in Ursa Major - zullen waarschijnlijk volgen.
Het recentelijk ontdekte dwergstelsel Ursa Major (UMa), gelegen op 300 duizend lichtjaar afstand in de richting van de Grote Beer, heeft ongeveer een tiende van de oppervlaktehelderheid van de volgende kleinste Melkwegdwerg (gelegen in Sextans). Net als de Sextans-dwerg is de UMa-dwerg bolvormig (melkwegtype dSph) en lijkt hij in sommige opzichten op bolvormige sterrenhopen die ook worden aangetroffen in combinatie met grote spiraalstelsels.
Volgens Beth Willman van de New York University - hoofdonderzoeker van een team van 15 astronomen die gegevens bestuderen die zijn teruggestuurd door de Sloan Digital Sky Survey (SDSS), "lijkt de Ursa Major oud en metaalarm, net als alle andere bekende Melkwegdwergen bolvormige metgezellen. Het kan echter 10 keer zwakker zijn dan de zwakste bekende Melkweg-satelliet. We zijn bezig met het verkrijgen van meer gedetailleerde waarnemingen die een meer gedetailleerd beeld zullen geven van de eigenschappen van UMa, die we vervolgens zullen vergelijken met de andere bekende satellieten.
Beth legt verder uit: 'UMa werd ontdekt als onderdeel van een systematisch onderzoek voor metgezellen van de Melkweg. Het werd gedetecteerd als een kleine statistische fluctuatie in het aantal rode sterren in dat deel van de hemel. '
Alle sterrenstelsels en bolhopen bevatten een breed scala aan stellaire typen in hun samenstelling. Deze variëren van jonge, massieve, kortstondige, intens heldere blauwe reuzen, via langerlevende, bescheiden massieve, meestal middelbare gele zwakkere gele sterren zoals onze zon, tot oude, matig heldere, maar enorm gezwollen rode reuzen vergelijkbaar aan Antares van Schorpioen en Betelguese van Orion. Als het gaat om het vinden van nabijgelegen dwergstelsels - zoals de UMa-dwerg - is het vooral deze laatste groep sterren die van bijzonder belang is. Rode reuzen zijn helder genoeg om te worden gedetecteerd, spectroscopisch geïdentificeerd en geteld met behulp van geautomatiseerde telescopen zoals de SDSS in New Mexico - zelfs van kleine satellietstelsels op enkele honderdduizenden lichtjaren afstand.
Zodra gegevens van SDSS beschikbaar zijn, kunnen teams zoals Beth's deze analyseren op hoge concentraties rode reuzen in kleine delen van de lucht. Hun aanwezigheid kan duiden op een onaangetast dwergstelsel of een bolhoop. Spectrografische informatie wordt gebruikt door teams zoals Beth's om zwakkere - maar veel dichterbij - rode sterren in de Melkweg zelf uit te filteren. Ten slotte kan een meer gedetailleerd beeld van het onderzoek worden gemaakt met behulp van instrumenten met een hogere gevoeligheid bij andere observatoria.
Zodra uit gegevens bleek dat er mogelijk een UMa-dwergstelsel bestond, hielp de 2,5 meter brede veldcamera van de Isaac Newton-telescoop op de Canarische Eilanden het algemene uiterlijk ervan te bepalen. Afbeeldingen van de Newton-telescoop plus gegevens van SDSS werden gecombineerd om de aard van de studie te verifiëren als een sferoïdaal sterrenstelsel en niet alleen als een rogue-bolhoop - zoals de Intergalactic Wanderer (NGC 2419) in Lynx op een vergelijkbare afstand in de ruimte.
Hoewel kleinere dwergstelsels absolute grootheden hebben die vergelijkbaar zijn met de helderste bolvormige sterrenhopen, ligt een belangrijk verschil tussen grote globulaire en kleine dwergen in hun grootte. De UMa-dwerg is ongeveer tien keer zo groot als de grootste globulars die we kennen. En een groot deel van de massa is waarschijnlijk niet-stellaire "donkere materie" - terwijl bijna alle massa in een bolhoop in sterren is verpakt. Omdat het groot is, maar niet erg lichtgevend, heeft het team UMa bestempeld als een dwergstelsel.
Vanuit kosmologisch perspectief spelen satellietstelsels zoals de Ursa Major dSph een belangrijke rol bij het verklaren van de vorming van grote, tussenliggende en kleinschalige structuren in het hele universum. Op de grootste schaal is het bekend dat spiraalstelsels (zoals onze Melkweg en de Grote Melkweg van Andromeda) in grote groepen sterrenstelsels wonen die groepen en clusters worden genoemd. Onze eigen groep (de Lokale Groep) is klein van massa en omvang, terwijl de twee grootste leden, hoewel groot volgens de normen van het spiraalstelsel, vrij bescheiden zijn in vergelijking met de grootste sterrenstelsels die astronomen kennen (de gigantische elliptische stelsels). De grootste schaal van galactische vorming in het heelal omvat duizenden grote sterrenstelsels, terwijl onze eigen lokale groep maar enkele tientallen leden heeft. Op de allerkleinste schalen vormen de Melkweg en zijn gevolg, waaronder de twee onregelmatige Magelhaense Wolken plus nu tien dwergbolvormige sferen, een enkel door zwaartekracht gebonden contingent. Hierdoor hebben astronomen de kans om de kleinst mogelijke bouwstenen van extragalactische structuur te verkennen.
In hun paper getiteld "A new Milky Way Dwarf Galaxy In Ursa Major" gaan Beth en haar team verder met te zeggen: "UMa werd zeer dicht bij onze detectielimieten gedetecteerd. Talloze andere dwergen met eigenschappen vergelijkbaar met of zwakker dan de Ursa Major dSph kunnen dus rond de Melkweg voorkomen ... het is redelijk om te verwachten dat 8-9 extra dwergen helderder dan onze detectielimieten nog steeds onontdekt blijven over de hele hemel. Als dat waar is, zou dat aantal modellen (galactische vorming) uitsluiten die de aanwezigheid van veel ultrafijne dwergen niet voorspellen. ”
Geschreven door Jeff Barbour
