Astronomen nutzen 1,3 m mit der Australian National University SkyMapper-Teleskop haben einen ausgedehnten Halo aus dunkler Materie entdeckt Tucana II, eine ultra-dunkle Zwerggalaxie 163.000 Lichtjahre von der Erde entfernt. Das Entdeckung, berichtet in der Zeitschrift Naturastronomieimpliziert, dass die allerersten Galaxien im Universum wahrscheinlich auch umfangreich und massereicher waren als bisher angenommen.
Dieses Bild vom SkyMapper-Teleskop zeigt die Umgebung der Tucana II-Galaxie. Bildnachweis: Anirudh Chiti, MIT.
Die Milchstraße ist umgeben um zehn ultra-schwache Zwerg-Satellitengalaxien. Sie sind die Überreste sehr alter Galaxien, wie ihre alten und chemisch primitiven Sterne bestätigen.
Tucana II, eine typische ultra-schwache Zwerggalaxie, wird von extrem dunkler Materie dominiert, hat eine geringe Sternmasse und eine geringe Metallizität.
Metallarme Sterne wurden wahrscheinlich sehr früh gebildet, als das Universum noch keine schweren Elemente produzierte.
Im Fall von Tucana II hatten Astronomen zuvor eine Handvoll Sterne um den Kern der Galaxie mit einem so geringen Metallgehalt identifiziert, dass es als die chemisch primitivste der bekannten ultra-schwachen Zwerggalaxien.
Anirudh Chiti, ein Doktorand am Institut für Physik und am Kavli-Institut für Astrophysik und Weltraumforschung am MIT, und Kollegen fragten sich, ob Tucana II andere, noch ältere Sterne beherbergen könnte, die Aufschluss über die Entstehung der ersten Galaxien der USA geben könnten Universum.
Sie verwendeten einen Bildfilter am SkyMapper-Teleskop, um primitive, metallarme Sterne hinter dem Kern der Galaxie zu erkennen.
Anschließend führten sie einen Algorithmus durch die gefilterten Daten, um Sterne mit geringem Metallgehalt effizient auszuwählen.
Solche Sterne wurden bis zum Neunfachen des Halbstrahls von Tucana II entdeckt, weit jenseits der verbundenen Sterne in anderen ultra-dunklen Zwerggalaxien.
„Tucana II hat viel mehr Masse als wir dachten, um diese Sterne so weit weg zu binden“, sagte Chiti.
„Dies bedeutet, dass andere Überreste früher Galaxien wahrscheinlich auch diese länglichen Lichthöfe haben.“
Die Ergebnisse legen nahe, dass Tucana II einen 3-5-mal so massiven Halo aus dunkler Materie haben muss, wie zuvor angenommen, um diese entfernten Sterne im Griff zu behalten.
„Dies bedeutet wahrscheinlich auch, dass sich die frühesten Galaxien in viel größeren Lichthöfen dunkler Materie gebildet haben als bisher angenommen“, sagte Dr. Anna Frebel, ebenfalls vom Department of Physics und dem Kavli-Institut für Astrophysik und Weltraumforschung am MIT.
„Wir dachten, dass die ersten Galaxien die kleinsten und schwächsten Galaxien sind. Aber sie waren vielleicht um ein Vielfaches größer als wir dachten und doch nicht so klein. „“
Verwenden von Daten aus dem Magellan-TeleskopeDie Astronomen fanden heraus, dass die äußeren Sterne von Tucana II dreimal metallischer und daher primitiver waren als die im Zentrum.
„Dies ist das erste Mal, dass wir in einer alten Galaxie etwas sehen, das einem chemischen Unterschied zwischen dem inneren und dem äußeren Stern ähnelt“, sagte Chiti.
Eine wahrscheinliche Erklärung für das Ungleichgewicht könnte eine frühe galaktische Verschmelzung sein, bei der eine kleine Galaxie – möglicherweise eine der ersten Galaxiengenerationen, die im Universum auftaucht – eine andere nahe gelegene Galaxie verschluckt hat.
Das Team plant, mit diesem Ansatz andere ultraschwache Zwerggalaxien rund um die Milchstraße zu beobachten, in der Hoffnung, noch ältere, weiter entfernte Sterne zu entdecken.
„Es gibt wahrscheinlich viel mehr Systeme, vielleicht alle, bei denen diese Sterne am Rand blinken“, sagte Dr. Frebel.
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A. Chiti et al. Ein weitläufiger Heiligenschein um eine alte Zwerggalaxie. Nat Astrononline veröffentlicht am 1. Februar 2021; doi: 10.1038 / s41550-020-01285-w
