Astronomen wissen seit Jahren, dass Galaxien kannibalisch sind. Massive Galaxien wie unsere eigene Milchstraße haben durch die Aufnahme kleinerer Nachbarn an Masse gewonnen.
Jetzt sieht es so aus, als hätten sich kleinere Galaxien wie die Große Magellansche Wolke auch an kleineren Nachbarn geschlemmt.
Astronomen haben Beweise dafür gefunden, dass die Große Magellansche Wolke (LMC), eine Zwerg-Satellitengalaxie der Milchstraße, absorbiert hat Kugelsternhaufen . Kugelsternhaufen sind nicht ganz Galaxien; sie sind kugelförmige Haufen von Tausenden oder sogar Millionen von Sternen, und sie sind die größte und massereichste Art von Haufen. Sie sind älter und haben normalerweise eine geringere Metallizität als offene Cluster. Astronomen gehen davon aus, dass Kugelsternhaufen teilweise kohärent bleiben können, selbst nachdem sie von einer größeren Galaxie wie der LMC absorbiert wurden.
Eine Gruppe niederländischer und italienischer Astronomen hat ein Papier veröffentlicht, in dem sie ihre Beweise dafür präsentiert, dass die LMC durch die Absorption von Kugelsternhaufen massiver wird. Der Titel lautet ' Ein Relikt aus einem vergangenen Fusionsereignis in der Großen Magellanschen Wolke .“ Der Hauptautor ist Alessio Mucciarelli, Professor am Institut für Physik und Astronomie der Universität Bologna, Italien. Das Papier ist in Nature Astronomy veröffentlicht.
Kugelsternhaufen (GCs) sind irgendwie mysteriös. Lange Zeit dachten Astronomen, sie seien Ansammlungen von Sternen, die aus einer einzigen Molekülwolke entstanden. Es schien, als ob alle Sterne in einem Haufen das gleiche Alter und die gleiche Metallizität hätten. Aber als unser Beobachtungsvermögen immer besser wurde, stellte sich heraus, dass die meisten Sternhaufen mehrere Populationen von Sternen unterschiedlichen Alters und unterschiedlicher Metallizitäten enthalten. Jetzt denken Astronomen, dass der Haufen nach der anfänglichen Bildung eines GC möglicherweise auf eine weitere riesige Molekülwolke gestoßen ist, die eine weitere Runde der Sternentstehung auslöste.
Dieses Bild des Hubble-Weltraumteleskops der NASA/ESA zeigt einen kompakten und weit entfernten Kugelsternhaufen namens NGC 7006. Es handelt sich um einen Kugelsternhaufen der Klasse 1, was bedeutet, dass seine Sterne hoch konzentriert und nicht verteilt und diffus sind. Bildnachweis: Von NASA Hubble – https://www.flickr.com/photos/ [E-Mail-geschützt] /49200475127/, CC BY 2.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=87407272
Obwohl GCs mehrere Populationen von Sternen haben können, können ihre Zentren glücklicherweise zusammenhalten, nachdem sie mit einer Galaxie verschmelzen. Und diese Tatsache ist für diese Studie von entscheidender Bedeutung.
Das Forscherteam hinter dieser Studie untersuchte 11 verschiedene GCs in der Großen Magellanschen Wolke. Eine davon war NGC 2005, die etwa 750 Lichtjahre vom Zentrum des LMC entfernt ist und etwa 200.000 Sterne enthält. Die Sterne in NGC 2005 unterscheiden sich von anderen Sternen in der LMC: Sie enthalten weniger Zink, Kupfer, Silizium und Kalzium als die anderen 10 Sternhaufen in der LMC.
Die Astronomen glauben, dass NGC 2005 selbst das Relikt einer kleineren Galaxie ist, die vor Milliarden von Jahren von der LMC verschlungen wurde. Die kleinere Galaxie hatte eine geringe Sternentstehungseffizienz und eine Masse ähnlich einer kugelförmigen Zwerggalaxie. Über Milliarden von Jahren wurde die kleine Galaxie auseinandergezogen und die meisten ihrer Sterne verteilten sich. Aber nicht der Kern. Nachdem sich der Rest dieser kleinen Galaxie aufgelöst hatte, blieb der Kern weitgehend intakt, und dieser Kern heißt NGC 2005.
'Wir sehen tatsächlich ein Relikt einer früheren Fusion.'
D Massari, Co-Autor, Universität Groningen.
Zusammengesetztes Bild von NGC 2005 (links) und der Großen Magellanschen Wolke (rechts). Die chemische Zusammensetzung der Sterne im Kugelsternhaufen NGC 2005 unterscheidet sich von anderen Sternen in der Großen Magellanschen Wolke. Es ist der erste Beweis für die Verschmelzung von Zwerggalaxien außerhalb unserer Milchstraße. (c) HLA/Fabian RR/ESO/VMC Survey/Astronomie.nl [CC BY-SA 3.0]
Forscher verwenden eine Technik namens Chemical Tagging, um Populationen von Sternen zu identifizieren, die ihren Ursprung haben, wenn es keine anderen beobachtbaren Beweise dafür gibt, dass die Population verwandt ist. „Chemical Tagging ist eine der wenigen Techniken, die es uns ermöglicht, vollständig aufgelöste Satelliten auch ohne kinematisch oder räumlich kohärente Relikte aufzuspüren und zu identifizieren
Sterne und Sternhaufen, die aufgrund ihrer anormalen chemischen Zusammensetzung vor langer Zeit verloren gegangen sind, im Gegensatz zu ihrer heutigen Umgebung“, schreiben die Autoren.
Das ist nicht immer einfach, weil es auf hochauflösende Spektroskopie setzt. Es erfordert auch eine rigorose Analyse der chemischen Häufigkeiten, die durch kleine Unterschiede in den Annahmen über die astrophysikalischen Parameter der untersuchten Objekte beeinträchtigt werden können. Der kritischste Parameter ist die effektive Temperatur eines Sterns. Wenn Sie das falsch machen, sind die restlichen Ergebnisse wahrscheinlich falsch. Das Team hinter dieser Forschung versuchte, diese Probleme zu überwinden, indem es die 11 GCs als Tracer verwendete.
GCs funktionieren gut als Tracer, da ihre Kerne auch nach der Auflösung in der größeren Galaxie, mit der sie verschmolzen sind, noch intakt sind. „Ein solcher Cluster wird die Merkmale der Umgebung, in der er geboren wurde, aufzeichnen“, schreiben sie.
Das Forscherteam verglich die Metallizität der Sterne in NGC 2005 mit 10 anderen GCs in der LMC und mit 15 älteren GCs in der Milchstraße. Wie die folgende Tabelle zeigt, sticht die Metallizität von NGC 2005 hervor.
Die Metallizität von NGC 2005 unterscheidet sich von den anderen GCs in der Großen Magellanschen Wolke und älteren GCs in der Milchstraße. Es hat weniger Silizium, Kalzium, Kupfer und Zink. Durchschnittliche gewichtete Häufigkeitsverhältnisse für [Fe/H], [Si/Fe], [Ca/Fe], [Cu/Fe] und [Zn/Fe] für die analysierten LMC- und MW-alten GCs mit dem entsprechenden Standardfehler und in Klammern, die Streuung des gewichteten Mittels. Bildquelle: Mucciarelli et al., 2021.
Aber gibt es noch andere Beweise für Fusionen?
Das Team sagt, dass die Metallizitätshäufigkeiten in NGC 2005 und den anderen GCs in der LMC darauf hindeuten, dass sie in Regionen mit deutlich weniger effizienter Sternentstehung als der Rest der LMC entstanden sind. „Dies ist typisch für kugelförmige Zwergsatelliten (dSph) der Milchstraße. Daher ist es natürlich, unter ihnen zu suchen, wenn man nach einer existierenden Galaxie sucht, die dem mutmaßlichen Vorläufer von NGC 2005 ähnlich ist.“
Schütze und Fornax sind die einzigen kugelförmigen Zwerggalaxien, die die Milchstraße umkreisen und GCs bilden konnten. Die Metallizität von Schütze ähnelt der der LMCs, ist also nicht ähnlich der von NGC 2005. Aber Fornax ist in Bezug auf die chemische Fülle eher gewachsen und auch groß genug, um ein Vorläufer für so etwas wie NGC 2005 zu sein. „Stattdessen hat Fornax eine herausragende Masse groß genug ('2 × 107 M), um eine Population von 5 alten GCs zu beherbergen, von denen vier im gleichen Massenbereich wie NGC 2005 (&1.3·105M.
Diese Erkenntnisse reichten aus, um das Team zu überzeugen.
„Wir sehen tatsächlich ein Relikt einer früheren Fusion“, sagte Davide Massari, Forscher am INAF der Universität Groningen und Mitautor des Papiers von der Universität Groningen. „Und wir haben jetzt erstmals überzeugend gezeigt, dass sich kleine Galaxien in der Nachbarschaft unserer Milchstraße wiederum aus noch kleineren Galaxien aufgebaut haben.“