De Melkweg wordt omringd door tientallen dwergstelsels, die worden beschouwd als overblijfselen van de vroegste sterrenstelsels in het heelal. Een van de meest primitieve van deze galactische fossielen is Tucana II, een ultradun dwergstelsel op ongeveer 163 lichtjaar van de aarde.
Astronomen hebben voor het eerst een uitgebreide halo van donkere materie ontdekt in dit kleine en zeer oude dwergstelsel. Volgens de auteurs suggereert dit dat de eerste sterrenstelsels in het heelal massiever waren dan eerder werd gedacht.
Men denkt dat laagmetalen sterren heel vroeg zijn gevormd, toen het heelal nog geen zware elementen had voortgebracht. Tucana II is een van de chemisch meest primitieve sterrenstelsels die we kennen, te oordelen naar het metaalgehalte van zijn sterren.
Amerikaanse astrofysici van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) ontdekten samen met collega's uit Groot-Brittannië en Australië verschillende sterren aan de rand van Toucan II die extreem ver van het centrum verwijderd zijn en die zich niettemin in de zone van zwaartekracht bevinden van de kleine melkweg. Volgens de onderzoekers zou Tucana II met deze configuratie van sterren een halo van donkere materie moeten hebben, die drie tot vijf keer massiever is dan eerder werd aangenomen.
Donkere materie, waarvan de aard nog onbekend is, schatten wetenschappers dat het meer dan 85 procent van het universum uitmaakt. Lokale concentraties van donkere materie zouden sterrenstelsels bij elkaar houden.
De onderzoekers stelden ook vast dat de sterren aan de rand van Tucana II primitiever zijn dan de sterren in de kern. Dit is het eerste bewijs van stellaire onbalans in dwergstelsels. De auteurs suggereren dat dit het resultaat is van een van de eerste versmeltingen in het heelal tussen twee jonge sterrenstelsels, waarvan de ene minder primitief was dan de andere.
"Misschien zien we een van de vroegste tekenen van galactisch kannibalisme", zegt studieauteur Anna Froebel, universitair hoofddocent natuurkunde aan het MIT. "Het sterrenstelsel heeft mogelijk een van zijn kleinere en primitievere buren geabsorbeerd, die vervolgens zijn sterren rond Tucan II hebben verspreid."
Om meer oude sterren in het dwergstelsel te detecteren, gebruikten de auteurs de op de grond gebaseerde optische telescoop SkyMapper, gevestigd in Australië, waarmee u brede panorama's van het zuidelijk halfrond van de sterrenhemel kunt vastleggen.
Om meer primitieve, metaalarme sterren buiten de galactische kern te detecteren, pasten de onderzoekers eerst een speciaal filter toe en verwerkten de gefilterde gegevens vervolgens met een speciaal algoritme. Als resultaat identificeerden ze oudere sterren, zowel de iets eerder bekende sterren in het centrum als negen nieuwe aan de rand van Tucan II.
"We dachten dat de eerste sterrenstelsels de kleinste, zwakste sterrenstelsels waren. Maar in feite kunnen ze meerdere keren meer zijn dan we dachten. Het betekent ook dat de vroegste sterrenstelsels gevormd zijn in halo's van donkere materie die veel groter zijn dan eerder werd gedacht", merkt Froebel op.
De auteurs suggereren dat andere oude relictstelsels mogelijk even lange halo's van donkere materie hebben.
Lees ook: