Tod am Himmel: M31 zerfetzt seine Satelliten

Ein internationales Team von Astronomen hat in M31, der Andromeda-Galaxie, zwei neue Gezeitenströme identifiziert. Sie sind mehr oder weniger intakte Überreste von Zwerggalaxien, die M31 sonst in Stücke gerissen hat.

Ein Team entdeckte mit der Suprime-Cam-Kamera auf Subaru zwei neue Zwerggalaxiesplitter, indem es die Himmelsdichte roter Riesen am Stadtrand von M31 kartierte. Der andere – unter Verwendung des DEIMOS-Spektrographen auf Keck II – trennte die rote Riesenweizen M31 von der Spreu der Milchstraße.

In einem Projekt unter der Leitung der Mitarbeiter Mikito Tanaka und Masashi Chiba von der Tohoku-Universität in Japan verwendeten die Astronomen das Subaru-8-Meter-Teleskop und die Suprime-Cam-Kamera, um die Dichte roter Riesen in großen Teilen von M31, einschließlich der bisher unbekannten Nordseite, abzubilden . Dies führte zur Entdeckung von zwei Gezeitenströmen im Nordwesten (Ströme E und F) in projizierten Entfernungen von 60 und 100 Kiloparsec (200.000 und 300.000 Lichtjahre) vom Kern von M31. Die Studie bestätigte auch einige zuvor bekannte Ströme, darunter den wenig untersuchten diffusen Strom im Südwesten (Strom SW), der in einer projizierten Entfernung von 60 bis 100 Kiloparsec (200.000 bis 300.000 Lichtjahre) vom Kern von M31 liegt.

Die spektroskopische und photometrische Landschaft von Andromedas Kollar Halo (SPLASH) -Kollaboration, eine große Umfrage unter roten Riesen in M31 unter der Leitung von Puragra Guhathakurta, Professor für Astronomie und Astrophysik an der University of California in Santa Cruz, hat eine spektroskopische Untersuchung mehrerer durchgeführt Hundert rote Riesen in den Strömen E, F und SW mit dem 10-Meter-Teleskop Keck II und dem DEIMOS-Spektrographen am WM Keck Observatory in Hawaii. Die Analyse der Spektren dieser Untersuchung liefert Schätzungen der Sichtliniengeschwindigkeit der Sterne, wodurch wiederum M31-Rotgiganten von Vordergrundsternen (in der Milchstraße) unterschieden werden können. Die Spektraldaten bestätigten das Vorhandensein kohärenter Gruppen von M31-Rotgiganten, die sich mit einer gemeinsamen Geschwindigkeit bewegten.

Sterne, die sich in einer großen Galaxie wie der Milchstraße oder M31 über die Weiten eines Halos ausbreiten, sind durch das Alter gekennzeichnet. Nur wenige Elemente außer Helium und Wasserstoff (dh niedrige Metallizitäten; Astronomen nennen alle anderen Elemente als Wasserstoff und Helium „Metalle“). und hohe Geschwindigkeiten. Die außergewöhnliche Natur dieser Halosterne im Vergleich zu Sternen in einer Galaxienscheibe spiegelt die frühe Dynamik und Elementbildung der Galaxie wider, als sich ihr Aussehen erheblich von dem unterschied, was wir heute sehen. Folglich liefert der Halo wichtige Einblicke in die Prozesse, die an der Bildung und Entwicklung einer massiven Galaxie beteiligt sind. Im besten Urknallmodell, das wir heute haben – ΛCDM (Lambda Cold Dark Matter) – werden die äußeren Lichthöfe durch die Fusion und Auflösung kleinerer, zwergartiger Satellitengalaxien aufgebaut. "Dieser Prozess des galaktischen Kannibalismus ist ein wesentlicher Bestandteil des Wachstums von Galaxien", sagte Guhathakurta.

Die glatte, gut gemischte Population von Halosternen in diesen großen Galaxien stellt das Aggregat der Opfer dieser Kannibalismus-Zwerggalaxie dar, während die Zwerggalaxien, die noch intakt sind, während sie ihre große Elterngalaxie umkreisen, die Überlebenden dieses Prozesses sind.

"Die Verschmelzung und Auflösung einer Zwerggalaxie dauert in der Regel ein paar Milliarden Jahre, so dass man gelegentlich eine große Galaxie beim Kannibalisieren eines ihrer Zwerggalaxiesatelliten fängt", sagte Guhathakurta. "Die charakteristische Signatur eines solchen Ereignisses ist ein Gezeitenstrom: eine Erhöhung der Dichte von Sternen, die im Raum lokalisiert sind und sich als kohärente Gruppe durch die Elterngalaxie bewegen."

Gezeitenströme sind wichtig, weil sie eine Verbindung zwischen den Opfern und Überlebenden des galaktischen Kannibalismus darstellen – ein Zwischenstadium zwischen der Population intakter Zwerggalaxien und den im Halo aufgelösten gut gemischten Sternen.

Die Andromeda-Galaxie ist ein einzigartiger Prüfstand für die Untersuchung der Entstehung und Entwicklung einer großen Galaxie, sagte Guhathakurta: „Unser äußerer Blickwinkel gibt uns eine globale Perspektive der Galaxie, und dennoch ist die Galaxie nah genug, um detaillierte Messungen zu erhalten einzelne rote Riesensterne darin. “

Einer der nächsten Schritte wird darin bestehen, die detaillierten Elementzusammensetzungen („chemische Eigenschaften“, astronomisch gesprochen) roter Riesen in diesen neu entdeckten Gezeitenströmen in M31 zu messen. Der Vergleich der chemischen Eigenschaften von Gezeitenströmen, intakten Zwergsatelliten und dem glatten Lichthof wird von besonderer Bedeutung sein, sagte Guhathakurta. Mikito Tanaka drückte es so aus: „Weitere Beobachtungsuntersuchungen einer gesamten Halo-Region in Andromeda werden sehr nützliche Informationen über die Galaxienbildung liefern, einschließlich der Anzahl und der Masse einzelner Zwerggalaxien als Bausteine ​​und dem Verlauf der Sternentstehung und der chemischen Evolution in jeder Region Zwerggalaxie. "

Derzeit sind detaillierte Untersuchungen der chemischen Eigenschaften von Gezeitenströmen, intakten Zwergsatelliten und glatten Sternhalos nur in den Milchstraßen- und M31-Galaxien und ihrer unmittelbaren Umgebung möglich. Bestehende Teleskope und Instrumente sind für Astronomen einfach nicht leistungsfähig genug, um solche Untersuchungen in weiter entfernten Galaxien durchzuführen. Diese Situation wird sich mit dem Aufkommen des geplanten 30-Meter-Teleskops später in diesem Jahrzehnt erheblich verbessern, sagte Guhathakurta.

Tanakas Team veröffentlichte seine Umfrageergebnisse in einem kürzlich erschienenen Artikel des Astrophysics Journal (ApJ) (der Vorabdruck lautet arXiv: 0908.0245), und Guhathakurtas Team präsentierte seine Ergebnisse zu den neu entdeckten Gezeitenströmen Anfang dieses Monats auf dem 215. Treffen der American Astronomical Society in Washington , DC; Sie hoffen, später in diesem Jahr ein ApJ-Papier zu diesen Ergebnissen veröffentlichen zu können. Sie können ein früheres SPLASH-Papier lesen, "The SPLASH Survey: Ein spektroskopisches Porträt von Andromedas riesigem Südstrom", das in ApJ veröffentlicht wurde (der Preprint ist arxiv: 0909.4540).

Quellen: Universität von Kalifornien, Santa Cruz, National Astronomical Observatory of Japan.

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