Galactische Fossielenjacht

wanneer astronomen in de hemel kijken, Kijken ze ook terug in de tijd. Als wetenschappers een sterrenstelsel observeren dat een miljard lichtjaar van de Aarde verwijderd is, zien ze ook hoe het sterrenstelsel een miljard jaar in het verleden verscheen omdat het licht van het sterrenstelsel er een miljard jaar over deed om hun instrumenten te bereiken. Dit transformeert telescopen in tijdmachines die astronomen in staat stellen om oude kosmische geschiedenis te verkennen. Echter, in tegenstelling tot Aardgebonden archeologen die oude rotsen bestuderen, onderzoeken astronomen fossielen gemaakt van primordiaal licht.

• Beginnersgids voor het LCDM-universum
  is het mogelijk dat verre sterrenstelsels sneller van ons weg bewegen dan de lichtsnelheid? Bekijk een nauwkeurig beeld van het universum op basis van het Lambda Cold Dark Matter-model, het beste kosmologische model van vandaag.
• bron: Cassiopeiproject

de oorsprong en evolutie van sterrenstelsels zijn twee van de meest actief onderzochte gebieden in de astrofysica. Een overweldigende hoeveelheid bewijs heeft kosmologen ervan overtuigd dat het universum op een bepaald moment in de tijd ontstond, zo ‘ n 13,6 miljard jaar geleden, in de vorm van een super hete, superdichte vuurbal van energetische straling bekend als de Big Bang gebeurtenis.Tegenwoordig is het Lambda Cold Dark Matter (of LCDM) model de nieuwste incarnatie van ons begrip over de oorsprong van de kosmos. Het vertegenwoordigt een verbetering van de oerknaltheorie door te stellen dat het grootste deel van de fysieke substantie in het universum bestaat uit een materiaal dat donkere materie wordt genoemd.
hoewel het niet kan worden gedetecteerd door de huidige instrumentatie, geloven kosmologen dat donkere materie bestaat uit koude langzaam bewegende deeltjes die geen elektromagnetische straling uitzenden of licht verspreiden, waardoor ze ook donker lijken. Het zwaartekrachteffect van donkere materie kan echter worden waargenomen op zichtbaar materiaal, zoals sterrenstelsels en waarnemingen van achtergrondstraling.

• Clumpy vroeg universum
  kleine donkere materie halo ‘ s kunnen worden gezien samensmelten in deze computersimulatie van het vroege universum gebaseerd op de Lambda koude donkere materie theorie. Na verloop van tijd produceren de fusies een proto-sterrenstelsel.

de Lambda in de naam van de theorie verklaart de aanwezigheid van donkere energie, een hypothetische kracht die de uitdijing van het heelal lijkt te versnellen. De theorie werd oorspronkelijk gepubliceerd in 1984 door de Amerikaanse natuurkundigen Joel R. Primack, George Blumenthal en Sandra Moore Faber. Tegenwoordig wordt het ook wel het standaard kosmologisch model genoemd.Volgens de LCDM-theorie was het heelal direct na de oerknal intens heet, opvallend glad en in wezen homogeen. Echter, kleine schommelingen in dichtheid, minder dan een deel van honderdduizend, begon te verschijnen en groeien. Toen het heelal afkoelde, begonnen klontjes donkere materie te condenseren en daarin vormden zich gasmoleculen. Op dat moment bestond het heelal bijna uitsluitend uit waterstof, helium en donkere materie. Dit is de periode waarin de kosmische microgolfachtergrondstraling werd uitgezonden.

het gas en de donkere materie werden door de zwaartekracht aangetrokken naar de gebieden met een hogere dichtheid en vormden halo ‘ s die de zaden voor de eerste sterrenstelsels representeerden. Toen de halo ‘ s massiever werden, begonnen ze onder hun eigen gewicht in te storten en werden proto-sterrenstelsels. Kort daarna begonnen waterstof en heliumgas in de halo ‘ s de eerste sterren te maken. Na verloop van tijd fuseerden de halo ‘ s tot grotere en grotere sterrenstelsels.

• ringen en bogen zijn niet het enige bewijs van een oude satelliet fusie. Deze animatie simuleert de fusie van talrijke metgezelstelsels en toont aan dat pluimen, speren, spikes en schelpen die het primaire melkwegstelsel omringen ook mogelijk zijn.
• model animatiekrediet: James Bullock (UC Irvine ))

computersimulaties hebben theoretici in staat gesteld om de evolutie van materie in het universum te volgen van een korte tijd na de oerknal tot voor kort. Deze simulaties beweren dat de vorming van sterrenstelsels in de aanwezigheid van koude donkere materie hiërarchisch plaatsvindt – de eerste sterrenstelsels die zich vormen zijn kleine dwergen en deze fuseren vervolgens tot steeds grotere sterrenstelsels. Daarom moeten grote sterrenstelsels zoals de Melkweg in de loop der tijd honderd of meer kleine dwergsterrenstelsels hebben geconsumeerd. Velen van hen kunnen echter zo grondig vermengd zijn met de sterren van hun moederstelsel dat ze niet langer gemakkelijk herkenbaar zijn.
fusies in de hemel
de meest spectaculaire manifestatie van dit proces kan de samensmelting zijn van vergelijkbare sterrenstelsels in een proces dat bekend staat als een grote fusie. Deze gebeurtenissen resulteren vaak in de vernietiging van het spiraalpatroon in beide fuserende sterrenstelsels. Grote fusies kunnen ook leiden tot steruitbarstingen. Dergelijke gebeurtenissen zijn relatief zeldzaam in de afgelopen paar miljard jaar en slechts een klein percentage van de grote sterrenstelsels zijn betrokken bij een voortdurende grote fusie op enig moment in de tijd.
echter, kleine fusies die de verstoring van een dwergsatellietstelsel door een veel Massievere metgezel impliceren, zullen naar verwachting significant vaker voorkomen. Volgens het LCDM-model zouden er nog steeds kleine fusies moeten plaatsvinden. Aangezien de stellaire schijf van de grotere partner niet wordt vernietigd tijdens een kleine fusie, moeten tekenen van recente of aan de gang zijnde gebeurtenissen zichtbaar zijn rond vele spiralen, het meest voorkomende type van grote Melkweg.

kosmische broodkruimels

• Boogschutter dwergstelsel
  de Boogschutter-getijdenstroom van de Melkweg kan worden gezien vanuit de dichte ‘kern’ van de Boogschutter-dwerg, die zich rond het melkwegstelsel wikkelt en door de positie van de zon afdaalt. David Law/University of Virginia

de eb en vloed van de getijden ontstaan wanneer de maan onze planeet en zijn oceanen op verschillende manieren aantrekt. Op dezelfde manier vervormt een grote spiraal een satellietstelsel door aan de ene kant een sterkere aantrekkingskracht uit te oefenen dan aan de andere kant. Daarbij worden sommige sterren van de satelliet verwijderd als een spoor van broodkruimels dat een fossielenbestand achterlaat in de vorm van een stellaire getijdenstructuur. Tijdens hun fusie, kunnen sterren van een satellietstelsel in lange stromen worden getrokken, gedeponeerd in enorme schalen van puin of geveegd in enorme paraplu-vormige structuren die het moederstelsel omringen en gedurende enkele miljarden jaren detecteerbaar blijven als een gigantisch kosmisch relikwie.
er werd bewijs van de eerste sterstroom in het Melkwegstelsel ontdekt in de jaren 90. dit kleine satellietstelsel, dat bekend staat als de Boogschutter-elliptische dwerg, draait loodrecht om het brede stervlak van de Melkweg, waardoor het door ons melkwegstelsel gaat. Bij elke doorgang door de schijf worden sterren verwijderd en vormen ze een dunne stroom.
sinds de ontdekking van het Boogschutter-dwergstelsel zijn meer dan 15 sterrenstromen geïdentificeerd in de halo van ons eigen sterrenstelsel en zijn er 4 ontdekt in de Andromeda-Melkweg, onze dichtstbijzijnde Galactische buur.
echter, het bewijs van getijdenstromen buiten de lokale groep was tot voor kort vooral anekdotisch.

• sterrenstelsel in een bubbel. NGC3521 ligt ongeveer 35 miljoen lichtjaar in de verte in de richting van het noordelijke sterrenbeeld Leeuw. Dit nieuwe diepe beeld toont meerdere puinschelpen die eerdere fusies met een of meer satellietstelsels aantonen.
• Fotokrediet: R. Jay GaBany Cosmotography.com

naast de lokale groep
heeft Dr. David Martínez-Delgado van het Max Planck Instituut voor astronomie de afgelopen zes jaar een internationaal team van professionele en amateurastronomen geleid die op zoek zijn naar Stellaire stromen rond acht nabij gelegen spiralen buiten de lokale groep door ultra-diepe beelden te analyseren die zijn geproduceerd met bescheiden, commercieel verkrijgbare instrumenten. Hun inspanningen leidden tot de ontdekking van zes uitgebreide stellaire structuren rond verschillende van de onderzochte sterrenstelsels. Deze voorheen onopgemerkte kenmerken werden geïnterpreteerd als puin van tidaal verstoorde satellieten. Bovendien, hun onderzoek bevestigd en verduidelijkt een aantal enorme stellaire kenmerken die eerder waren gemeld, maar nooit geïnterpreteerd als fossiele bewijs van kleine fusies.

• het overkoepelende sterrenstelsel, NGC4651, bevindt zich in het sterrenbeeld Coma Berenices en ligt op ongeveer 35 miljoen lichtjaar van onze planeet. Deze nieuwe weergave toont bewijs van eerdere fusies met een of meer satellietstelsels.
  de schil van Stellaire brokstukken die blijkbaar door een smalle getijdenspeer zijn doorboord, komt overeen met voorspellingen op basis van het standaardmodel.
• Photo credit: R. Jay GaBany Cosmotography.com

De verzameling van sterrenstelsels tentoongesteld onverwachte, zeer uiteenlopende kenmerken zoals grote ronde kenmerken lijkt de Melkweg Boogschutter stream, remote schelpen en gigantische wolken van getijdenenergie puin en enorme jet-achtige functies ontstaan uit de galactische schijven. Samen met de overblijfselen van reeds verstoorde metgezellen, de waarnemingen ook gevangen overlevende satellieten gevangen in de daad van getijdenverstoring.
eerder in 2011 werd een nieuw beeld van NGC 3521 voltooid dat de oorspronkelijk verzamelde gegevens voor het onderzoek verbetert. Gelegen op 35 miljoen lichtjaar van onze planeet naar het noordelijke sterrenbeeld Leeuw, is dit sterrenstelsel klassiek gecategoriseerd als flocculent melkwegstelsel vanwege de enorme hoeveelheid materiaal die de spiraalstructuur gedeeltelijk verduistert.
echter, het nieuwe ultra-diepe beeld toont bewijs van een of meer eerdere fusies met dwergstelsels die waarneembare substructuren achterlieten, zoals een bijna bolvormige wolk van puin zichtbaar aan de oostzijde en een grote, langgerekte wolk naar het westen. Beide vertegenwoordigen puinschelpen behorend tot een paraplu-achtige structuur vergelijkbaar met die te zien in beelden van NGC 4651. Maar hun losser uiterlijk suggereert dat ze in het verleden veel verder zijn aangegroeid. Daarnaast is het sterrenstelsel omgeven door een bubbel van meerdere puinschelpen die verder bewijs van oude fusies kunnen vertegenwoordigen.
andere flocculente sterrenstelsels hebben ook stellaire stroomresten, zoals NGC 5055 (M63), waardoor sommigen speculeren dat dit fenomeen verband houdt met eerdere kleine fusies.
een vergelijking met computersimulaties bevestigde de buitengewone verscheidenheid aan structuren die door het Delgado-team werden ontdekt. Het bestaan van de getijdenkenmerken rond verre sterrenstelsels die normaal lijken, vanuit alle andere aspecten, en hun overeenkomst met de LCDM-simulaties vormden nieuw bewijs dat het standaardmodel ook van toepassing is op verre sterrenstelsels die lijken op de Melkweg.Net als kosmische archeologen graven astronomen Oud licht op om de waarheid te ontdekken over de geboorte en ontwikkeling van sterrenstelsels. Stellaire stromen, relikwieën van het hiërarchische fusieproces voorspeld door de LCDM-theorie, werden voor het eerst geïdentificeerd in de Melkweg en andere sterrenstelsels in de lokale groep. Vergelijkbare structuren zijn gezien in veel verder weg gelegen sterrenstelsels. Samen ondersteunen deze observaties de huidige beste theorie die uitlegt hoe het universum, en alles daarin, tot op de dag van vandaag is ontstaan en geëvolueerd.
echter, het boek van wetenschappelijke kennis is geschreven op losse bladpagina ‘ s die worden herzien, opnieuw gesorteerd en soms verwijderd na verloop van tijd wanneer nieuwe informatie wordt opgegraven. Daarom, in tegenstelling tot Aardgebonden fossielen, moet niets kosmologisch in steen geëtst worden beschouwd omdat er altijd iets nieuws aan het licht komt net voorbij onze horizon.
lees ook:
– een Pilot Survey met bescheiden diafragma telescopen
– het Modeluniversum