Astronomen haben zum ersten Mal gezeigt, dass selbst die kleinsten Galaxien im Universum komplexe Strukturen aufweisen, die auf eine komplexe Geschichte hinweisen. Mit dem Subaru-Teleskop haben ein Team von Astronomen des Nationalen Astronomischen Observatoriums Japans, des Instituts für Physik in Litauen, der Universität Durham, des Pariser Observatoriums, der Universität Kyoto, des Gunma Astronomical Observatory und der Universität Tokio einen erweiterten Lichthof entdeckt Sterne mit einem scharfen Schnitt in der unregelmäßigen Zwerggalaxie Leo A, ein Mitglied der lokalen Galaxiengruppe, zu der auch die Milchstraße gehört. Die Entdeckung stellt aktuelle Szenarien der Galaxienbildung in Frage, indem sie zeigt, dass zwergunregelmäßige Galaxien nicht nur die Bewahrer unberührter Bausteine sind, die zusammen größere Galaxien bilden, sondern auch eine eigene Geschichte des Aufbaus haben.
Das Verständnis der Entstehung und Entwicklung von Galaxien auf Zeitskalen, die mit dem Alter des Universums vergleichbar sind, ist eine der größten Herausforderungen der Astronomie. In den Szenarien der Standardkosmologie (Anmerkung 1) werden Galaxien durch hierarchische Verschmelzung aufgebaut: Kleine Schwankungen der Urdichte in der gleichmäßigen Verteilung der Materie im frühen Universum wachsen und bilden zusammen größere Strukturen wie die Milchstraße. Die zahlreichsten Galaxientypen im Universum - unregelmäßige Zwerggalaxien (Anmerkung 2) - sollen ihre Eigenschaften über Milliarden von Jahren unverändert erhalten und unberührte Urbausteine darstellen. Dies ist ein Grund, warum Astronomen kürzlich unregelmäßige Zwerggalaxien mit großem Interesse untersucht haben.
Das Team um die Professoren Nobuo Arimoto (Nationales Astronomisches Observatorium Japans) und Vladas Vansevicius (Institut für Physik, Litauen) hat Leo A untersucht - eine isolierte und extrem gasreiche irreguläre Zwerggalaxie mit nur 0,01% der Masse der Milchstraße und ein geringer Anteil chemischer Elemente, die von früheren Generationen von Sternen produziert wurden. Diese Eigenschaften legen nahe, dass sich diese Galaxie ohne signifikante Wechselwirkung mit anderen Galaxien entwickelt hat. Es wurde angenommen, dass diese Galaxie im Gegensatz zu großen Scheibengalaxien wie der Milchstraße eine recht einfache Struktur aufweist. Diese Ansicht muss jedoch aufgrund der tiefen Abbildung der äußeren Regionen dieser Galaxie mit dem Subaru-Teleskop geändert werden.
Vor diesen Beobachtungen war bereits bekannt, dass Leo A eine große Winkelgröße (7 'x 5'; Anmerkung 3) aufweist, und das mit seiner Prime Focus-Kamera (Suprime-Cam) ausgestattete Subaru-Teleskop war ein ideales Instrument zur Untersuchung der Sterne am äußere Grenzen der Galaxie (Abb. 1). Eine Einzelbelichtung mit Suprime-Cam deckt ein Sichtfeld von 34 'x 27' (Pixelgröße 0 ".2 x 0" .2) mit hoher Empfindlichkeit ab. Das Team hat im November 2001 optische Bilder der irregulären Zwerggalaxie Leo A mit drei Breitbandfiltern aufgenommen. Um die gesamte Ausdehnung der alten Sterne in Leo A zu verfolgen, verwendete das Team RGB-Sterne (Red Fiant Branch), die sich nur wenig entwickeln -Massensterne mit sehr hoher Leuchtkraft, von denen erwartet wird, dass sie die ausgedehnten Strukturen von Galaxien gut darstellen. Sie untersuchten innerhalb einer Ellipse der Semi-Major-Achse a = 12 ', die die Galaxie vollständig bedeckt, und entdeckten 1394 RGB-Sterne, die symmetrisch und gleichmäßig in diesem Feld verteilt waren.
Fig. 2 zeigt das radiale Profil der Oberflächenzahldichte der roten Riesensterne. Das Team fand eine signifikant größere Scheibenstruktur (mit einer Semi-Major-Achse von 5,5 ') als bisher bekannt (3,5'). Darüber hinaus ermöglichten die tiefen Beobachtungen die Entdeckung einer neuen Sternkomponente in irregulären Zwerggalaxien, die das Team als "Halo" bezeichnet. (5.5'-7.5 '), die eine weniger steile Steigung in der Zahlendichte von RGB-Sternen aufweist. Die Halokomponente endet bei 8 'vom Zentrum der Galaxie mit einem scharfen Cutoff in der RGB-Sternverteilung. Die Existenz einer solchen Halostruktur in irregulären Zwerggalaxien war vor diesen Beobachtungen nicht bestätigt worden.
Die Größe von Leo A, die durch diese neuen Beobachtungen aufgedeckt wurde, ist doppelt so groß wie die zuvor akzeptierte Größe, was darauf hindeutet, dass wir selbst im nahe gelegenen Universum Galaxien nur als "Spitzen von Eisbergen" sehen, die tatsächlich einige Male länger sind.
Der neu entdeckte Lichthof mit einem scharfen Sternschnitt und der Scheibe der unregelmäßigen Zwerggalaxie Leo A ähnelt stark der Struktur sowie dem Stern- und Gasgehalt großer großflächiger Scheibengalaxien wie der Milchstraße. Es wurde angenommen, dass die komplizierte Struktur großer massereicher Galaxien auf die Verschmelzung weniger massereicher Galaxien wie zwergunregelmäßiger Galaxien zurückzuführen ist. Diese Studie zeigt jedoch deutlich, dass die irreguläre Zwerggalaxie Leo A bereits Scheiben- und Halokomponenten aufweist, und schlägt komplexe Aufbaugeschichten für Galaxien mit sehr geringer Masse wie Leo A vor, die sich direkt aus den Schwankungen der Urdichte in der Galaxie bilden sollen frühes Universum (Anmerkung 1) und fordert das zeitgenössische Verständnis der Galaxienentwicklung heraus. Die Professoren N. Arimoto und V. Vansevicius glauben, Leo A sei ein Rosetta-Stein. (Anmerkung 4) zum Verständnis des Prozesses der Galaxienbildung und -entwicklung.
Das wissenschaftliche Papier zu dieser Forschung wurde zur Veröffentlichung im Astrophysical Journal Letters (Band 611, Nummer 2, L93) vom 20. August 2004 angenommen.
Originalquelle: Subaru-Pressemitteilung
