Dwergsterrenstelsel vangt sterrenhoop

Sterrenkundigen wisten al dat onze eigen Melkweg is gegroeid door kleinere sterrenstelsels op te slokken. Maar nu heeft een team van Italiaans-Nederlandse onderzoekers aangetoond dat een klein buursterrenstelsel van de Melkweg op zijn beurt ook weer een, nog kleiner, sterrenstelsel uit een andere omgeving heeft ingelijfd. De onderzoekers publiceren hun bevindingen maandag in het vakblad Nature Astronomy.

Samengestelde afbeelding van NGC 2005 (links) en de Grote Magelhaense Wolk (rechts). De chemische samenstelling van de sterren in de sterrenhoop NGC 2005 wijkt af van andere sterren in de Grote Magelhaense Wolk. Het is het eerste bewijs voor samensmeltende dwergsterrenstelsels buiten onze Melkweg. (c) HLA/Fabian RR/ESO/VMC Survey/Astronomie.nl [CC BY-SA 3.0]

Volgens de heersende theorie zijn grote sterrenstelsels zoals onze Melkweg ontstaan door samensmeltingen met kleinere sterrenstelsels. De afgelopen jaren zijn daarvoor de bewijzen gevonden voor onze Melkweg dankzij de Gaia-satelliet. Een Italiaans-Nederlands team van onderzoekers wilde het vermoeden aantonen dat kleine sterrenstelsels op hun beurt ook weer uit nog kleinere stelsels bestaan.

Bolvormige sterrenhopen

Om hun hypothese te testen, bestudeerden zij de Grote Magelhaense Wolk, een buursterrenstelsel van onze Melkweg. Ze keken in het bijzonder naar bolvormige sterrenhopen. Bolhopen zijn groepen van duizenden tot miljoenen sterren. Het idee is dat de kern van zo’n bolhoop stand weet te houden, zelfs na miljarden jaren van duw- en trekwerk in een sterrenstelsel.

De onderzoekers analyseerden de chemische samenstelling van elf bolvormige sterrenhopen, verzameld door de Very Large Telescope en de Magellan-telescopen in Chili.

Van de elf bestudeerde bolvormige sterrenhopen in de Grote Magelhaense Wolk bleek er één een duidelijk afwijkende chemische samenstelling te hebben. Het gaat om bolhoop NGC 2005. Deze bolhoop telt nog ongeveer 200.000 sterren en bevindt zich op 750 lichtjaar van het centrum van de Grote Magelhaense Wolk. De bolhoop bevat onder andere minder zink, koper, silicium en calcium dan de tien andere bolhopen.

Reliek van eerdere samensmelting

De onderzoekers beredeneren op basis van de chemische samenstelling van NGC 2005 dat de bolhoop een overblijfsel moet zijn van een klein sterrenstelsel waarin de sterren vrij langzaam werden gevormd. Miljarden jaren geleden zou dat kleine sterrenstelsel zijn samengesmolten met de, toen nog niet zo heel grote, Grote Magelhaense Wolk. In de loop der tijd is het grootste deel van het kleine sterrenstelsel uit elkaar getrokken en zijn de meeste sterren verspreid geraakt, maar bleef het centrum, bolhoop NGC 2005, achter.

Onderzoeker Davide Massari, werkzaam in Italië en bij de Rijksuniversiteit Groningen, is verheugd: “We zien dus eigenlijk een reliek van een eerdere samensmelting. En we hebben nu voor het eerst overtuigend aangetoond dat kleine sterrenstelsels in de buurt van onze Melkweg op hun beurt zijn opgebouwd uit nog kleinere sterrenstelsels.”

Wetenschappelijk artikel

A relic from a past merger event in the Large Magellanic Cloud. Door: A. Mucciarelli, D. Massari, A. Minelli, D. Romano, M. Bellazzini, F.R. Ferraro, F. Matteucci, L. Origlia. In: Nature Astronomy.
Origineel: https://doi.org/10.1038/s41550-021-01493-y.
Preprint: https://www.astronomie.nl/upload/files/2021/Mucciarelli2021-NA.pdf

Bron: Astronomie.nl.

Halo rondom de Magelhaense Wolken voedt de Magelhaense Stroom

Impressie van de twee Magelhaense Wolken en de Magelhaense Stroom aan de hemel. Credit: COLIN LEGG / SCOTT LUCCHINI

Sterrenkundigen weten al lang van het bestaan van de Magelhaense Stroom, een stroom van warm, geïoniseerd gas, dat met hoge snelheid vanuit de twee Magelhaense Wolken naar de Melkweg stroomt. De Grote en Kleine Magelhaense Wolken zijn twee onregelmatige dwergstelsels, die het Melkwegstelsel begeleiden en de gasstroom die vanuit de wolken naar de Melkweg stroomt en die meer dan de helft van de sterrenhemel bestrijkt werd al in 1972 ontdekt. De stroom is erg zwaar – zo’n miljard keer de massa van de zon – en de vraag was hoe die zo massarijk kan zijn. Lange tijd werd gedacht dat de gravitationele getijdekrachten tussen de zware Melkweg en de lichtere Magelhaense Wolken de Magelhaense Stroom heeft veroorzaakt, maar die verklaring levert een stroom op die slechts 10% van de massa heeft die is waargenomen. Er moet dus iets anders zijn wat de Magelhaense Stroom grotendeels voedt met massa.

De Magelhaense Stroom en -Brug (jawel, een brug is er ook nog). Credit: Plot by G. Besla, Milky Way background image by Axel Mellinger (used with permission)

Dat alternatief lijkt nu gevonden te zijn. Twee sterrenkundigen van de Universiteit van Wisconsin–Madison, Scott Lucchini en Elena D’Onghia, hebben namelijk ontdekt dat niet alleen de melkweg een grote omhullende halo heeft, maar dat ook de twee Magelhaense Wolken een eigen halo hebben, een soort corona van warm gas, dat als een beschermende cocon de dwergstelsels beschermt tegen de halo van de Melkweg. De twee sterrenkundigen hebben simulaties uitgevoerd en daaruit blijkt dat de twee Magelhaense Wolken (MW) eerst verder van de Melkweg af stonden en dat toen de Grote MW gas afsnoepte van de Kleine MW, iets wat miljarden jaren duurde. Dát gas kwam in de Magelhaense Stroom terecht en heeft voor 10 tot 20% van diens massa gezorgd. Toen de twee wolken later dichterbij de Melkweg kwamen en diens halo reageerde met de halo van de MW’s kwam een vijfde deel van de massa van de halo van de MW’s in de Magelhaense Stroom terecht en zo kwam ‘ie aan de rest van z’n massa.

In Nature verscheen dit vakartikel over het onderzoek aan de halo van de Magelhaense Wolken. Bron: Universiteit van Wisconsin-Madison.

Onze voorouders 3,5 miljoen jaar geleden zagen wellicht het Melkwegcentrum gloeien

Een impressie van de gloed die onze wandelende voorouders in Afrika mogelijk zagen, zo’n 3,5 miljoen jaar geleden. Credits: NASA, ESA, G. Cecil (UNC, Chapel Hill) and J. DePasquale (STScI)

Zo’n 3,5 miljoen jaar geleden liepen onze voorouders ergens in de savannen van Afrika. Het zou best kunnen dat als ze keken naar wat wij nu het sterrenbeeld Boogschutter noemen dat ze aan de hemel dan een mysterieuze gloed zagen, een gloed die mogelijk een miljoen jaar zichtbaar moet zijn geweest. Aldus sterrenkundigen die onderzoek hebben gedaan met behulp van de Hubble ruimtetelescoop aan de Magelhaense Stroom, een lange brug van gas tussen de Grote en Kleine Magelhaense Wolk, twee begeleidende dwergstelsels van het Melkwegstelsel. Uit dat onderzoek van Andrew Fox (Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore) en z’n team kwam naar voren dat 3,5 miljoen jaar geleden een enorme wolk van waterstof van bij elkaar zo’n 100.000 zonsmassa terecht kwam in de accretieschijf van Sagittarius A*, het superzware zwarte gat in het centrum van de Melkweg. Dat leidde tot een enorme uitbarsting van intense ultraviolette straling en die ging twee kanten uit, de ene naar boven en de ander naar onder het vlak van de Melkweg. De zuidelijke stoot straling botste tegen het waterstof in die Magelhaense Stroom en dat ging daardoor gloeien, doordat de elektronen uit de waterstofatomen werden gestoten en er ionen van waterstof overbleven.

Credits: NASA, ESA and L. Hustak (STScI)

Het resultaat was dat een deel van die ‘stroom’ als een soort kosmische kerstboom ging gloeien en de rondwandelende australopithecus (of hoe ze ook mogen heten) zeer lange tijd aan de hemel een vreemde, mysterieuze gloed moet hebben gezien. Boeiende gedachte nietwaar? Net zo boeiend is natuurlijk de vraag hoe ze hier achter zijn gekomen. Welnu, dat deed he team van Fox door te kijken naar het licht van 21 quasars dat dwars door die Magelhaense Stroom schijnt en van het licht van 10 andere quasars dat dwars door de ‘Leidende Arm’ schijnt, da’s een andere gasstroom, die verbonden is aan de Magelhaense Wolken (zie de afbeelding hierboven). Daaruit kwam naar voren dat er in de Magelhaense Stroom ionen zitten, die alleen ontstaan kunnen zijn doordat ze langdurig bloot hebben gestaan aan een intense stoot UV-straling – zeg maar waardoor ook de groenige gaswolk van Hanny’s Voorwerp tot gloeien is gebracht. In de Leidende Arm werden die ionen niet aangetroffen, maar dat is ook verklaarbaar: die gasbrug bevindt zich niet recht onder Sgr A* in het vlak van de Melkweg, zoals met de Magelhaense Stroom wel het geval is.

Impressie van de Fermi bellen. Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center.

Overigens kwam er naast die stoot UV-straling ook een grote bel van heet plasma de ruimte in, ook weer eentje boven en eentje onder de Melkweg. Die twee bellen zijn in 2010 door NASA’s Fermi gamma-ruimtetelescoop ontdekt, de Fermibellen zoals ze heten. Hier het vakartikel van Fox et al over de waarnemingen aan de Magelhaense Brug en Leidende Arm, gisteren gepresenteerd op de 236e digitale bijeenkomst van de AAS. Bron: NASA.

Satellieten van de Melkweg blijken zelf ook satellieten te hebben

Credit: (Ralf Kaehler/SLAC National Accelerator Laboratory.

Dat het Melkwegstelsel satellieten om zich heen heeft weten we al decennia, kleinere sterrenstelsels die om de Melkweg heen draaien. In eerste instantie leek dat er te weinig satellietstelsels waren ten opzichte van de aantallen die de theoretische modellen voorspelden – het zogeheten missing satellite problem – maar door de ontdekking van talloze ultralichtzwakke stelsels is dat probleem opgelost, nee sterker, is er een soort van teveel van satellieten. En wat blijkt nu het geval: óók de satellietstelsels rondom de melkweg blijken hun eigen satellieten te hebben. Het bekendste satellietstelsel is het onregelmatige dwergstelsel de Grote Magelhaense Wolk, die vanaf het zuidelijk halfrond al met het blote oog zichtbaar is. Onderzoekers van SLAC National Accelerator Laboratory en Dark Energy Survey hebben gegevens van de Europese Gaia satelliet geanalyseerd en daaruit blijkt dat die satellieten zelf ook satellieten hebben. Er is een soort van hierarchie van sterrenstelsels van groot naar klein, waarbij dus ook de dwergstelsels hun eigen satellieten hebben. Zes ultrazwakke sterrenstelsels blijken gravitationeel verbonden te zijn aan de Grote Magelhaense Wolk (GMW). Ze draaien niet om de Melkweg, maar om de GMW! De berekeningen laten zien dat er ongeveer 150 van dergelijke satelliet-satellieten moeten zijn rondom de Melkweg. De GMW en z’n satellieten blijken zo’n 2,2 miljard jaar geleden al eens op de Melkweg af te zijn gestevend.

Verantwoordelijk voor die hierarchie van sterrenstelsels is de donkere materie, die als een onzichtbaar geraamte alles via z’n zwaartekrachtswerking bijeen houdt. De donkere materie bevindt zich in de vorm van een halo rondom de Melkweg en al z’n satellieten. Hieronder een video over de formatie van de hierarchie van sterrenstelsels en de rol van donkere materie daarbij.

In een artikel dat zal worden gepubliceerd in the Astrophysical Journal zetten Ethan Nadler en z’n team alles op een rijtje. Bron: SLAC.

Astrofysici creëeren 3D simulatie Supernova 1987A

Supernova SN 1987A is één van de helderste supernova’s tot nu toe bekend. Een team van astrofysici van het Japanse Riken Institute creëerde een 3D simulatie video van deze supernova. De simulatie toont het uitgeworpen materiaal van de supernova, terwijl het explodeert in stralenbundels weg van de kern van de ster. Het simulatie model begeleidde een wetenschappelijk onderzoek naar de oorsprong van SN1987A. Het onderzoek stelde vast dat deze verbluffende explosie is ontstaan in wat bekend staat als een compacte blauwe superreus, gevormd door de samensmelting van twee sterren, een rode superreus en een hoofdreeksster.
Lees verder

Hubble brengt LHA 120-N 150 in beeld, kraamkamer van zeer zware sterren

LHA 120-N150. Credit: ESA/Hubble, NASA, I. Stephens

Hierboven zie je LHA 120-N 150, een wolk van gas en stof net aan de rand van de beroemde Tarantulanevel (alias 30 Doradus of NGC 2070), fotografisch vastgelegd met de Hubble ruimtetelescoop. En die ‘wolk’ is weer gelegen in de Grote Magelhaense Wolk, een naburig dwergstelsel van het Melkwegstelsel, ruim 160.000 lichtjaar van ons vandaan. Die Tarantulanevel ontleent z’n naam aan z’n grillige vorm, waarin heldere strepen te zien zijn, die doen denken aan de poten van de grote spin.

De Tarantulanevel, vanaf de aarde gefotografeerd. Wat Hubble heeft gefotografeerd zit rechtsboven in deze foto. Credit: NASA, ESA, Digitized Sky Survey 2. Acknowledgement: Davide De Martin.

De nevel is meer dan 1000 lichtjaar groot. LHA 120-N 150 is er een onderdeel van en het is een geboorteplaats van zeer zware sterren. Het onderzoek richt zich op de sterren in de wolk die zowel ontstaan in groepsverband als in geïsoleerde vorm. Ja, ook in zo’n gigantische kosmische kraamkamer kunnen sterren geheel los van andere sterren (gravitationeel gesproken) ontstaan en evolueren. Hieronder tenslotte een video, waarin wordt ingezoomd op LHA 120-N 150.

Bron: Hubble.

VISTA onthult een nieuw beeld van de Grote Magelhaense Wolk

GMW gefotografeerd door ESO’s VISTA telescoop. Credit: ESO/VMC Survey.

ESO’s VISTA-telescoop geeft een opmerkelijk beeld van de Grote Magelhaense Wolk, een van onze meest nabije galactische buren. VISTA heeft dit sterrenstelsel en diens broertje, de Kleine Magelhaense Wolk, en hun omgeving ongekend gedetailleerd in kaart gebracht. Deze survey stelt astronomen in staat om een groot aantal sterren te bekijken, wat nieuwe mogelijkheden oplevert om de evolutie van sterren, de dynamica van sterrenstelsels en veranderlijke sterren te onderzoeken.
De Grote Magelhaense Wolk (GMW) is met een afstand van slechts 163.000 lichtjaar een van onze naaste galactische buren. Hij en zijn broertje, de Kleine Magelhaense Wolk, behoren ook tot de dichtstbijzijnde dwergsterrenstelsels van de Melkweg. De GMW is tevens de thuisbasis van verschillende stellaire conglomeraten en een ideaal astronomisch ‘laboratorium’ om de processen te onderzoeken die sterrenstelsels vormgeven.

Topstukken van de Grote Magelhaense Wolk. Credit: ESO/VMC Survey

ESO’s VISTA-telescoop heeft deze twee sterrenstelsels het afgelopen decennium waargenomen. De opname die vandaag wordt gepresenteerd, is het resultaat van een van de vele surveys die astronomen met deze telescoop hebben uitgevoerd. Het hoofddoel van de VISTA Magellanic Clouds (VMC) Survey was het in kaart brengen van de stervormingsgeschiedenis en de driedimensionale structuren van de beide Magelhaense Wolken.
VISTA was cruciaal voor het maken van deze foto, omdat deze de hemel waarneemt op nabij-infrarode golflengten. Hierdoor kan hij door de stofwolken heen kijken die delen van het sterrenstelsel aan het zicht onttrekken. Deze wolken houden een groot deel van het zichtbare licht tegen, maar zijn transparant bij de langere golflengten waarop VISTA de hemel waarneemt. Als gevolg hiervan zijn veel meer van de sterren die het hart van dit sterrenstelsel bevolken duidelijk zichtbaar.

De Grote Magelaense Wolk tussen de sterren. Credit: ESO, IAU and Sky & Telescope.

Astronomen hebben ongeveer 10 miljoen afzonderlijke sterren in de Grote Magelhaense Wolk nauwkeurig onderzochten en met behulp van geavanceerde stermodellenhun leeftijden bepaald [1]
Stermodellen stellen astronomen in staat om leven en dood van sterren te voorspellen en geven op die manier inzicht in stellaire eigenschappen zoals leeftijd, massa en temperatuur.
. Daarbij hebben ze ontdekt dat jongere sterren meerdere spiraalarmen in dit sterrenstelsel markeren.
Mensen op het zuidelijk halfrond kijken al duizenden jaren geboeid naar de Magelhaense Wolken, maar in Europa waren ze tot de tijd van de ontdekkingsreizen vrijwel onbekend.

De namen die we nu voor beide sterrenstelsels gebruiken verwijzen naar deontdekkingsreiziger Ferdinand Magelhaen, die 500 jaar geleden de eerste zeereis rond de aarde leidde. In de logboeken die de expeditie terug naar Europa bracht, werden veel plaatsen en zaken genoemd waar Europeanen nog nooit van hadden gehoord. De geest van onderzoek en ontdekking komt tegenwoordig steeds opnieuw tot leven in het werk van astronomen over de hele wereld, waaronder het VMC-team wiens waarnemingen hebben geleid tot deze verbluffende foto van de Grote Magelhaense Wolk. Bron: ESO.

References[+]

References
1
Stermodellen stellen astronomen in staat om leven en dood van sterren te voorspellen en geven op die manier inzicht in stellaire eigenschappen zoals leeftijd, massa en temperatuur.

Vorming en evolutie van sterrenclusters in Grote Magelhaense Wolk met Hubble onderzocht

NGC 1466, één van de vijf waargenomen clusters bij de GMW. Credit: ESA / Hubble & NASA

Sterrenkundigen hebben met behulp van de Hubble ruimtetelescoop van ESA en NASA clusters van sterren in de Grote Magelhaense Wolk (GMW) bestudeerd, een grote begeleider van ons Melkwegstelsel, en daaruit komt naar voren dat de chronologische leeftijd alleen niet het volledige verhaal vertelt wat betreft de evolutie van sterrenclusters. Eerder onderzoek naar de vorming en evolutie van sterrenclusters heeft gesuggereerd dat deze systemen de neiging hebben compact en dicht te zijn wanneer ze worden gevormd, voordat ze zich in de loop van de tijd uitbreiden tot clusters van zowel kleine als grote afmetingen.

Sterrenclusters zijn verzamelingen van vele (maximaal één miljoen) sterren en ze komen voor in twee soorten, de open en bolvormige clusters of sterhopen. Het zijn actieve systemen waarin de onderlinge zwaartekrachtsinteracties tussen de sterren hun structuur in de loop van de tijd veranderen – iets wat bekend staat als “dynamische evolutie”. Vanwege dergelijke interacties neigen zware sterren geleidelijk naar het centrale gebied van een sterrencluster te zakken, terwijl sterren met een lage massa uit het systeem kunnen ontsnappen. Dit veroorzaakt een krimp van de clusterkern en het betekent dat sterrenclusters met dezelfde chronologische leeftijd qua uiterlijk en vorm sterk kunnen variëren vanwege hun verschillende “dynamische leeftijden”.

Ons eigen Melkwegstelsel bevat voornamelijk oudere sterrenclusters, terwijl de GMW een gemêleerd gezelschap van clusters bevat – jonge clusters die allemaal compact zijn en oudere systemen, die zowel klein als groot zijn. Alle sterclusters in de GMW blijken eeen bijzonder soort ster te bevatten, de zogeheten ‘Blue Stragglers’, blauwe achterblijvers. In de afbeelding hieronder zie je hoe die kunnen ontstaan.

De twee manieren waarop Blue Stragglers kunnen ontstaan. Credit:
NASA/ESA

Als gevolg van die genoemde dynamische veroudering zinken zwaardere sterren, zoals Blue Stragglers, naar het midden van een cluster naarmate het cluster ouder wordt, in een proces dat “centrale segregatie” wordt genoemd. Francesco Ferraro van de Universiteit van Bologna in Italië en zijn team gebruikten Hubble om de Blue Stragglers waar te nemen in vijf even oude clusters in de GMW (zoals NGC 1466, zie de foto bovenaan), elk met verschillende omvang en slaagden erin ze te rangschikken in termen van hun dynamische leeftijd.

We hebben aangetoond dat verschillende structuren van sterrenclusters te wijten zijn aan verschillende niveaus van dynamische veroudering: ze hebben een andere fysieke vorm ondanks het feit dat ze in dezelfde kosmische tijd zijn geboren. Dit is de eerste keer dat het effect van dynamische veroudering is gemeten in de GMW-clusters”, aldus Ferraro. Hier het vakartikel over de waarnemingen aan de clusters in de GMW, te verschijnen in Nature Astronomy. Bron: Hubble.

Aanschouw deze superfoto van de Grote Magelhaense Wolk, gemaakt door… amateursterrenkundigen!

Credit foto: Ciel Austral.

De Grote Magelhaense Wolk is een onregelmatig sterrenstelsel, dat op 162.000 lichtjaar afstand van de Melkweg staat, zoals onlangs nog vastgesteld. We kunnen ‘m vanuit Nederland niet zien, want hij staat aan het zuidelijk halfrond. En da’s best jammer, want het is een helder stelsel, dat met het blote oog gemakkelijk te zien is. De GMW, zoals ik ‘m maar even afkort, is al héél vaak gefotografeerd, zowel door amateurs als professionals, maar zoals het gezelschap genaamd Ciel Austral het deed is echt verbluffend. Het zijn vijf amateursterrenkundigen die met een simpele TEC 160mm FL telescoop (16 cm spiegel, 112 cm brandpuntsafstand) en ATIK 314+ digitale camera vanuit Chili de GMW fotografisch hebben vastgelegd. Ze hebben de GMW maar liefst 1060 uren waargenomen en met die enorme opnameduur zijn in de uiteindelijke 204.000.000 pixel (!) foto – feitelijk een mozaïek van alle afzonderlijk gemaakte foto’s –  alle details in de GMW tevoorschijn gekomen, gas- en stofnevels zoals de Tarantulanevel, planetaire nevels, supernovarestanten, bolvormige en open sterrenhopen. De volledige versie van de foto is hier te downloaden, ruim 80 Mb groot. Hier meer informatie over de foto. Hieronder nog een video over de superfoto.

Ciel Austral – Chili 2017 from Astro Images Processing on Vimeo.

Bron: Starts with a Bang.

Afstand tot de Grote Magelhaense Wolk nóg nauwkeuriger bepaald

Na 16 jaar onderzoek is een internationaal team van wetenschappers erin geslaagd om de afstand tot het op twee na dichtstbijzijnde sterrenstelsel van de Melkweg, de Grote Magelhaense Wolk, nóg nauwkeuriger te meten. Volgens het Chileense Millennium Instituut van Astrofysica (MAS), is het het team gelukt de onzekerheidsmarge voor wat betreft de afstand tot de Grote Magelhaense Wolk (LMC) op te schalen naar 1 procent, een aanzienlijke vooruitgang ten opzichte van de onzekerheidsmarge van 2,2 procent zoals bepaald in 2013. Het onderzoek maakte deel uit van het Araucaria Project dat uitgevoerd wordt door het Chileense Center for Excellence in Astrophysics and Associated Technologies (CATA). Het Araucaria project staat onder leiding van Dr. Wolfgang Gieren van de afdeling Astronomie van de Universidad de Concepción (UDC) in Chili.

Lees verder