Afbeelding tegoed: NRAO
Een team van astronomen die de Robert C. Byrd Green Bank Telescope (GBT) van de National Science Foundation gebruiken, heeft de eerste overtuigende detectie gedaan van wat de overgebleven bouwstenen lijken van de vorming van sterrenstelsels - neutrale waterstofwolken - die rond de Andromeda-melkweg zwermen. het sterrenbeeld Andromeda, het dichtstbijzijnde grote spiraalstelsel van de Melkweg.
Deze ontdekking kan wetenschappers helpen de structuur en evolutie van de Melkweg en alle spiraalstelsels te begrijpen. Het kan ook helpen verklaren waarom bepaalde jonge sterren in volwassen sterrenstelsels verrassend genoeg verstoken zijn van de zware elementen die hun tijdgenoten bevatten.
'Men denkt dat gigantische sterrenstelsels, zoals Andromeda en onze eigen Melkweg, ontstaan door herhaalde fusies met kleinere sterrenstelsels en door de aanwas van enorme aantallen' massa 'wolken van nog lagere massa - donkere objecten zonder sterren en zelfs te klein om sterrenstelsels te noemen ', Zei David A. Thilker van de Johns Hopkins University in Baltimore, Maryland. "Theoretische studies voorspellen dat dit proces van galactische groei vandaag de dag doorgaat, maar astronomen hebben tot nu toe niet de verwachte 'massa-bouwstenen' met lage massa kunnen detecteren die in nabije sterrenstelsels vallen.
Thilker's onderzoek wordt gepubliceerd in de Astrophysical Journal Letters. Andere bijdragers zijn onder meer: Robert Braun van de Nederlandse Stichting voor Onderzoek in de Astronomie; Rene A.M. Walterbos van de New Mexico State University; Edvige Corbelli van het Osservatorio Astrofisico di Arcetri in Italië; Felix J. Lockman en Ronald Maddalena van het National Radio Astronomy Observatory (NRAO) in Green Bank, West Virginia; en Edward Murphy van de Universiteit van Virginia.
De Melkweg en Andromeda zijn vele miljarden jaren geleden gevormd in een kosmische buurt vol met galactische grondstoffen - waaronder waterstof, helium en koude donkere materie de belangrijkste bestanddelen waren. Inmiddels is het grootste deel van deze grondstof waarschijnlijk door de twee sterrenstelsels opgeslokt, maar astronomen vermoeden dat sommige primitieve wolken nog steeds vrij zweven.
Eerdere studies hebben een aantal wolken neutraal atomair waterstof onthuld die zich in de buurt van de Melkweg bevinden, maar geen deel uitmaken van de schijf. Deze werden aanvankelijk aangeduid als hoge snelheidswolken (HVC's) toen ze voor het eerst werden ontdekt omdat ze leken te bewegen met snelheden die moeilijk te verzoenen waren met galactische rotatie.
Wetenschappers wisten niet zeker of HVC's bouwstenen van de Melkweg waren die tot nu toe aan de vangst waren ontsnapt, of dat ze gas traceren dat door onverwachte snelheden werd versneld door energetische processen (meerdere supernova's) in de Melkweg. De ontdekking van soortgelijke wolken die aan de Andromeda-melkweg zijn gebonden, versterkt het geval dat ten minste sommige van deze HVC's inderdaad galactische bouwstenen zijn.
Astronomen kunnen met radiotelescopen de karakteristieke straling van 21 centimeter detecteren die van nature wordt uitgezonden door neutrale atomaire waterstof. De grote moeilijkheid bij het analyseren van deze lage massa galactische bouwstenen is dat hun natuurlijke radio-emissie extreem zwak is. Zelfs degenen die het dichtst bij ons staan, wolken die om ons Melkwegstelsel draaien, zijn moeilijk te bestuderen vanwege grote onzekerheden op afstand. "We weten dat de HVC's van de Melkweg relatief dichtbij zijn, maar hoe dichtbij het precies gek is, is moeilijk te bepalen", zei Thilker.
Eerdere pogingen om ontbrekende satellieten rond externe sterrenstelsels op bekende afstanden te vinden, zijn mislukt vanwege de behoefte aan een zeer gevoelig instrument dat in staat is om hifi-beelden te produceren, zelfs in de buurt van een heldere bron zoals de Andromeda Galaxy.
Je zou deze taak kunnen beschouwen als het visueel onderscheiden van een kaars die naast een spot is geplaatst. Het nieuwe ontwerp van de onlangs in gebruik genomen GBT ging deze uitdagingen op briljante wijze aan en gaf astronomen hun eerste blik op de rommelige buurt rond Andromeda.
Het Andromeda-sterrenstelsel was het doelwit omdat het het dichtstbijzijnde massieve spiraalstelsel is. 'In zekere zin worden de rijken rijker, zelfs in de ruimte', zei Thilker. “Als al het andere gelijk is, zou je verwachten dat er in de buurt van een groot spiraalstelsel meer oerwolken te vinden zijn dan in de buurt van bijvoorbeeld een klein dwergstelsel. Dit maakt Andromeda een goede plek om te kijken, vooral gezien de relatieve nabijheid - slechts 2,5 miljoen lichtjaar verwijderd van de aarde. ”
Wat de GBT kon opsporen, was een populatie van 20 afzonderlijke neutrale waterstofwolken, samen met een uitgebreide filamentaire component, die volgens de astronomen beide worden geassocieerd met Andromeda. Deze objecten, schijnbaar onder invloed van de zwaartekracht van Andromeda's halo, worden beschouwd als de gaswolken van de "ontbrekende" (misschien door donkere materie gedomineerde) satellieten en hun fusieresten. Ze werden gevonden binnen 163.000 lichtjaar van Andromeda.
Favoriete kosmologische modellen hebben het bestaan van deze satellieten voorspeld en hun ontdekking zou een verklaring kunnen zijn voor enkele van de ontbrekende 'koude donkere materie' in het heelal. Bevestiging dat deze objecten met een lage massa alomtegenwoordig zijn rond grotere sterrenstelsels, zou ook kunnen helpen het mysterie op te lossen waarom bepaalde jonge sterren, bekend als G-dwergsterren, chemisch vergelijkbaar zijn met sterren die miljarden jaren geleden zijn geëvolueerd.
Naarmate sterrenstelsels ouder worden, ontwikkelen ze grotere concentraties aan zware elementen die worden gevormd door de kernreacties in de kernen van sterren en door de catastrofale explosies van supernova's. Deze explosies spuwen zware elementen de melkweg in, die vervolgens planeten worden en worden opgenomen in de volgende generatie sterren.
Spectrale en fotometrische analyse van jonge sterren in de Melkweg en andere sterrenstelsels laten echter zien dat er een bepaald aantal jonge sterren is dat verrassend genoeg verstoken is van zware elementen, waardoor ze lijken op sterren die zich in de vroege stadia van de galactische evolutie hadden moeten vormen .
"Een manier om deze vreemde anomalie te verklaren, is door een nieuwe bron van ruw galactisch materiaal te hebben waaruit nieuwe sterren kunnen worden gevormd", zei Murphy. "Omdat wolken met hoge snelheid de overgebleven bouwstenen zijn van de vorming van sterrenstelsels, bevatten ze bijna ongerepte concentraties waterstof, meestal vrij van de zware metalen die oudere sterrenstelsels zaaien." Hun fusie in grote sterrenstelsels zou daarom kunnen verklaren hoe vers materiaal beschikbaar is voor de vorming van G-dwergsterren.
Het Andromeda-sterrenstelsel, ook bekend als M31, is een van de weinige sterrenstelsels die met het blote oog vanaf de aarde zichtbaar zijn en wordt gezien als een zwakke vlek in het sterrenbeeld Andromeda. Gezien door een bescheiden telescoop, laat Andromeda ook zien dat het twee prominente satellietdwergstelsels heeft, bekend als M32 en M110. Deze dwergen, samen met de wolken die Thilker en zijn medewerkers hebben bestudeerd, zijn gedoemd uiteindelijk samen te smelten met Andromeda. De Melkweg, M33 en het Andromedastelsel plus ongeveer 40 dwergmetgezellen vormen de zogenaamde 'lokale groep'.
Tegenwoordig is Andromeda misschien wel het meest bestudeerde sterrenstelsel, behalve de Melkweg. In feite zijn veel van de dingen die we weten over de aard van sterrenstelsels zoals de Melkweg, geleerd door Andromeda te bestuderen, aangezien de algemene kenmerken van ons eigen sterrenstelsel worden vermomd door ons interne gezichtspunt. 'In dit geval is Andromeda een goede analoog voor de Melkweg', zei Murphy. 'Het maakt het plaatje duidelijk. Wonen in de Melkweg is als proberen te bepalen hoe je huis er van binnen uitziet, zonder naar buiten te gaan. Als je echter naar de huizen van de buren kijkt, kun je een idee krijgen van hoe je eigen huis eruit zou kunnen zien. "
De GBT is 's werelds grootste volledig bestuurbare radiotelescoop.
De National Radio Astronomy Observatory is een faciliteit van de National Science Foundation en wordt beheerd in samenwerking met Associated Universities, Inc.
Oorspronkelijke bron: NRAO-persbericht
