Astronomer har vist for første gang, at selv de mindste galakser i universet har komplekse strukturer, der indikerer en kompleks historie. Ved hjælp af Subaru-teleskopet, et team af astronomer fra National Astronomical Observatory of Japan, Institute of Physics in Lithuania, University of Durham, Paris Observatory, Kyoto University, Gunma Astronomical Observatory og University of Tokyo har opdaget en udvidet glorie af stjerner med en skarp afskæring i den dværge uregelmæssige galakse Leo A, et medlem af den lokale gruppe af galakser, der inkluderer Mælkevejen. Opdagelsen udfordrer de nuværende scenarier for dannelse af galakse ved at vise, at i stedet for at være bevarere af uberørte byggesten, der kombineres til dannelse af større galakser, har dværge uregelmæssige galakser deres egen historie med opbygning.
At forstå galaksdannelse og evolution på tidsskalaer, der kan sammenlignes med universets alder, er en af astronomiens største udfordringer. I scenarierne med standardkosmologi (note 1) opbygges galakser via hierarkisk sammensmeltning: små primordiale tæthedsfluktuationer i den jævne fordeling af stof i det tidlige univers vokser og kombineres for at danne større strukturer som Mælkevejen. Den mest talrige type galakser i universet - dværge uregelmæssige galakser (note 2) - formodes at bevare deres egenskaber uændret over milliarder af år og repræsenterer uberørte oprindelige byggesten. Dette er en af grundene til, at astronomer for nylig har studeret dværge uregelmæssige galakser med stor interesse.
Holdet ledet af professorer Nobuo Arimoto (National Astronomical Observatory of Japan) og Vladas Vansevicius (Institut for fysik, Litauen) har studeret Leo A - en isoleret og ekstremt gasrig dværg uregelmæssig galakse med kun 0,01% af massen af Mælkevejen og en lavfraktion kemiske elementer produceret af tidligere generationer af stjerner. Disse egenskaber antyder, at denne galakse har udviklet sig uden væsentlig interaktion med andre galakser. Det antages, at denne galakse har en ganske enkel struktur i modsætning til store skive-galakser som Mælkevejen. Imidlertid skal dette synspunkt ændres på grund af dyb billeddannelse af de ydre områder af denne galakse med Subaru-teleskopet.
Før disse observationer var Leo A allerede kendt for at have en stor vinkelstørrelse (7 ′ x 5 ′; note 3), og Subaru-teleskop udstyret med sit Prime Focus Camera (Suprime-Cam) var et ideelt instrument til at studere stjernerne ved galaksens ydre grænser (fig. 1). En enkelt eksponering med Suprime-Cam dækker et synsfelt på 34 ′ x 27 ′ (pixelstørrelse 0 ”.2 x 0” .2) med høj følsomhed. Holdet erhvervede optiske billeder af den dværg, uregelmæssige galakse Leo A med tre bredbåndsfiltre i november 2001. For at spore hele udstrækningen af de gamle stjerner i Leo A, beskæftigede teamet rød gigantgren (RGB) -stjerner, der er udviklet lavt -masse stjerner med meget høj lysstyrke og forventes at repræsentere de udvidede strukturer af galakser. De undersøgte inde i en ellipse af semi-større akse a = 12 ′, som fuldstændigt dækker galaksen, og detekterede 1394 RGB-stjerner fordelt symmetrisk og glat inden for dette felt.
Fig. 2 viser den radiale profil af overfladetalstætheden af de røde kæmpe stjerner. Holdet fandt markant større diskstruktur (med en semi-større akse på 5,5 ′) end tidligere kendt (3,5 ′). Desuden tilladte de dybe observationer opdagelsen af en ny stjernekomponent i dværge uregelmæssige galakser, som holdet kalder en? Halo? (5,5 til 7,5 ′), som har en mindre stejl hældning i antallet af tætheder for RGB-stjerner. Halo-komponenten ender ved 8 ′ fra midten af galaksen med en skarp afskæring i RGB-stjernedistributionen. Eksistensen af en sådan halo-struktur i dværge uregelmæssige galakser var blevet bekræftet før disse observationer.
Størrelsen af Leo A afsløret af disse nye observationer er dobbelt så stor som den tidligere accepterede størrelse, hvilket antyder, at vi i galoperne i nærheden kun ser galakser som ”tip af isbjerge”, der faktisk er et par gange mere udvidede.
Den nyligt opdagede glorie med en skarp stjerneskærmning og disken på den dværg, uregelmæssige galakse Leo A ligner nøje strukturen såvel som stjernernes og gasformige indhold, der findes i store fulde skivegalakser som Mælkevejen. Den komplicerede struktur af store massive galakser antages at være et resultat af sammenlægningen af mindre massive galakser som dværge uregelmæssige. Imidlertid afslører denne undersøgelse tydeligt, at den dværge uregelmæssige galakse Leo A allerede har disk- og halokomponenter, og antyder komplekse opbygningshistorier for endda meget lavmasse galakser som Leo A, som formodes at danne direkte fra den primordiale tæthedsfluktuationer i det tidlige univers (note 1) og udfordrer nutidig forståelse af galakseudviklingen. Professorerne N. Arimoto og V. Vansevicius mener, at Leo A er en? Rosetta-sten? (Note 4) til forståelse af processen med dannelse og udvikling af galakse.
Den videnskabelige artikel om denne forskning er blevet accepteret til offentliggørelse i Astrophysical Journal Letters den 20. august 2004 (bind 611, nummer 2, L93).
Original kilde: Subaru News Release
