Eine der größten Herausforderungen der Astronomie besteht darin, Objekte im Weltraum zu lokalisieren, die vom Licht naher hellerer Objekte verdeckt werden. Abgesehen davon, dass es sehr schwierig ist, extrasolare Planeten direkt abzubilden, greift dieses Problem auch in Vermessungen des lokalen Universums ein, bei denen Astronomen keine Zwerggalaxien und isolierte Galaxien erkennen können, weil sie so heller sind.
Aus diesem Grund sind Astronomen nicht in der Lage, eine vollständige Bestandsaufnahme kleiner Galaxien im Raumvolumen um die Milchstraße (auch bekannt als lokales Volumen) durchzuführen. Dank der Bemühungen eines Amateurastronomen und eines internationalen Wissenschaftlerteams wurde jedoch eine kugelförmige Zwerggalaxie kürzlich entdeckt hinter der Andromeda-Galaxie lauern. Die Entdeckung dieses Objekts namens Donatiello I könnte Astronomen helfen, mehr über den Prozess der Galaxienentstehung zu erfahren.
Die Studie, die diese Ergebnisse beschreibt, erschien kürzlich in der Zeitschrift Astronomie & Astrophysik .Das Forschungsteam wurde von David Martínez-Delgado von der Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg , und schlossen Mitglieder aus der Institut für Grundlagenforschung (IPM) in Teheran, dem Nationales Institut für Astrophysik (INAF), die Kanarisches Institut für Astrophysik (IAC), die Spezielles Astrophysikalisches Observatorium in Russland, Neuer Orion , und mehrere Observatorien und Universitäten.
Diagramm, das das Lambda-CBR-Universum vom Urknall bis zur heutigen Zeit zeigt. Bildnachweis: Alex Mittelmann/Coldcreation
Das derzeit am weitesten verbreitete kosmologische Modell (das Lambda-CDM-Modell ) sagt voraus, dass es im Lokalen Volumen eine große Anzahl kleiner Halos aus dunkler Materie gibt, aber es ist unklar, wie viele von ihnen mit baryonischer Materie (d. h. Sternhaufen und Zwerggalaxien) in Verbindung stehen. Daher würde die Möglichkeit, eine vollständige Bestandsaufnahme von Zwerggalaxien und isolierten Galaxien durchzuführen, dazu beitragen, diese Frage zu lösen und es Astronomen ermöglichen, mehr über die Geschichte der Galaxienentstehung zu erfahren.
Wie Dr. Martínez-Delgado Universe Today per E-Mail sagte:
„Es gibt eine Diskrepanz zwischen der beobachteten Anzahl massearmer Systeme in der Lokalen Gruppe und ihrer Umgebung und der in kosmologischen Simulationen vorhergesagten. Eine vollständige Zählung von Zwerggalaxien ist notwendig, um den tatsächlichen Ursprung dieses Problems zu verstehen, wie zum Beispiel die Zutaten und Annahmen bei der Berechnung kosmologischer Simulationen oder das Fehlen tiefer Beobachtungen, die erforderlich sind, um das niedrigste Oberflächenhelligkeitssystem im Lokaluniversum aufzuspüren. Die Zählung von Zwerggalaxien kann wichtige Fragen zur Galaxienentstehung und -entwicklung aufklären.“
Leider bringt die Erstellung eines solchen Inventars viele Probleme mit sich, nicht zuletzt die Tatsache, dass bisher keine groß angelegten, tiefenbildgebenden Vermessungen möglich waren. Während Umfragen wie die Sloan Digital Sky Survey (SDSS) oder die PANORamic Survey Telescope und Rapid Response System (PanSTARRs) Untersuchungen waren umfassend, sie haben Oberflächenhelligkeitsgrenzen (~24,5-25 magn/parcsec²), die zu hoch sind, um schwächere Objekte zu erkennen.
Das Teleskop Sloan Digital Sky Survey sticht vor der atemberaubenden Kulisse der Sacramento Mountains hervor. Kredit: SDSS, Fermilab Visual Media Services
Ein weiteres Problem sind die Grenzen der Radiodurchmusterungen zum Nachweis dieser Galaxien, wie sie von den Arecibo Legacy Fast Arecibo L-Band Feed Array (ALFALFA) Umfrage. Mit dieser Methode suchen Astronomen in den Spektrenlinien entfernter Objekte nach Wasserstoffgas. Da Galaxien mit geringer Oberflächenhelligkeit jedoch einen vernachlässigbaren Gasgehalt aufweisen, erscheinen sie in solchen Durchmusterungen nicht.
Wie Martínez-Delgado erklärte, können sie daher derzeit nur durch ultratiefe Bildgebung nachgewiesen werden, die für Amateurastronomen gut geeignet ist:
„Das heißt, die einzige Möglichkeit, sie zu finden, ist durch ultratiefe Aufnahmen in weiten Bereichen des Himmels. Amateurteleskope können eine ultratiefe Abbildung von nahen Galaxien oder weiten Himmelsfeldern mit einer Oberflächenhelligkeit erreichen, die die Oberflächenhelligkeitsgrenze von 29 magn/Arcsec2 oder tiefer erreicht. Dies bietet Amateuren neue Entdeckungsmöglichkeiten auf dem Gebiet der Galaxienentwicklung, ein Thema, das für Amateure vor einem Jahrzehnt nicht machbar war. Auch die neue Generation von groß angelegten Erhebungen (z. B. LSST) wird einen enormen Einfluss auf dieses Forschungsthema haben.
Es war ein solcher Amateurastronom, der für die Entdeckung der Zwergkugelgalaxie verantwortlich war – ein italienischer Amateurastronom namens Giuseppe Donatiello. Mit einem 12,7-cm-Teleskop nahm Donatiello im Jahr 2016 ein Mosaik von Tiefenbildern der Andromeda-Galaxie auf, deren Zweck es war, die kürzlich entdeckten Sternströme, Satellitengalaxien und diffusen Ströme um Andromeda herum zu entdecken.
Das Observatorio del Roque de los Muchachos (ORM) auf der Insel La Palma. Bildnachweis: IAC
Als er eines dieser Bilder untersuchte (am 3. September 2016), bemerkte Donatiello die Anwesenheit eines Objekts, das sich einen Grad vom Stern Mirach (Beta Andromedae) entfernt befindet. Dieses Objekt wurde dann von Martínez-Delgado und seinen Kollegen anhand von Archivbildern des SDSS und durch Nachbeobachtungen am 27. November 2016 bestätigt.
Diese traten mit dem 3,58 Meter auf Galileo National Telescope (TNG) und die 10,4 Meter Großes Kanaren-Teleskop (AGB), die sich beide beim IAC befinden Roque de Los Muchachos-Observatorium auf der Insel La Palma, Spanien.
Dies ermöglichte es dem Team, die Entfernung der Zwerggalaxien von der Erde zu bestimmen, ihre Sterne aufzulösen und zu studieren und zu bestätigen, dass es sich tatsächlich um eine Zwerggalaxie in der Nähe der Erde handelte Lokale Gruppe . Diese Entdeckung bewies nicht nur die Effektivität ultratiefer Durchmusterungen von Amateurastronomen, sie hat auch eine immense Bedeutung für die Untersuchung von Zwerggalaxien mit geringer Leuchtkraft.
„Donatiello I kann eine isolierte Galaxie sein, die ihre Sternentstehung vor langer Zeit gestoppt hat“, sagte Martínez-Delgado. „Es ist schwer zu verstehen, welcher Mechanismus für diese erloschene Sternentstehung verantwortlich war, wenn es keine Wechselwirkung mit einer massereichen Wirtsgalaxie gibt, wie im Fall von Donatiello I.“
Lokale Gruppe von Galaxien, einschließlich der massereichen Mitglieder M31 (Andromeda-Galaxie) und Milchstraße, sowie anderer naher Galaxien. Quelle: Wikipedia Commons/Antonio Ciccolella
Aufgrund dieser Entdeckung könnten isolierte Zwerggalaxien als Laboratorien dienen, um Theorien zur Sternentstehung in massearmen Systemen zu testen. Dies wäre für Kosmologen von großem Nutzen, die Simulationen durchführen, um die Geschichte der Sternentstehung in den Galaxien der Lokalen Gruppe besser zu verstehen, was dazu beitragen könnte, die oben genannten Diskrepanzen zwischen beobachtender Astronomie und Kosmologie aufzulösen.
Und wie Martínez-Delgado schlussfolgerte, eröffnet die Entdeckung dieser Zwerggalaxie auch Möglichkeiten für weitere Untersuchungen in der Region:
„Donatiello I könnte einer der hellsten Mitglieder einer großen Population isolierter, ungebundener Zwerggalaxien sein, die um die Lokale Gruppe herum unentdeckt bleiben. Ein statistischer Vergleich dieser Beobachtungen ist äußerst wichtig, um die Vorhersagen modernster kosmologischer Simulationen zu überprüfen. Ich denke, seine Entdeckung muss eine systematischere Untersuchung dieser Art von Systemen mit geringer Oberflächenhelligkeit mit bescheidenen Instrumenten anregen.“
Diese Entdeckung ist eine von vielen, die zeigt, wie Verbesserungen in der Technologie und beim Datenaustausch neue Möglichkeiten für Amateurastronomen eröffnen. Heute können Einzelpersonen mit eigener Ausrüstung, eigenem Wissen und Zugang zu wissenschaftlichen Datenbanken zum Entdeckungsprozess beitragen.
Und mit Instrumenten der nächsten Generation, die tiefer und detaillierter in den Kosmos blicken, werden wir wahrscheinlich mehr Objekte sehen, die zuvor nicht nachweisbar waren. Diese und andere Entdeckungen werden uns viel darüber lehren, wie unser Universum entstanden ist.
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