Beliggende 2,5 millioner lysår væk, vises den majestætiske Andromeda-galakse med det blotte øje som et svagt, spindelformet genstand omtrent den vinkelstørrelse på fuldmåne. Hvad baghaven observatører ikke ser, er en sverm på næsten tre dusin små satellitgalakser, der cirkler Andromeda Galaxy, som bier omkring en bikub.
Disse satellitgalakser repræsenterer et rambunctious galaktisk “økosystem”, som NASAs Hubble -rumteleskop studerer i en hidtil uset detalje. Dette ambitiøse Hubble Treasury -program anvendte observationer fra mere end en enorm 1.000 Hubble -kredsløb.
Hubbles optiske stabilitet, klarhed og effektivitet gjorde denne ambitiøse undersøgelse mulig. Dette arbejde omfattede opbygning af en præcis 3D -kortlægning af alle dværggalakser, der surrede rundt Andromeda og rekonstruerede, hvor effektivt de dannede nye stjerner i de næsten 14 milliarder år af universets levetid.
I undersøgelsen offentliggjort i The Astrophysical JournalHubble afslører et markant anderledes økosystem fra det mindre antal satellitgalakser, der cirkler vores Mælkevej. Dette giver retsmedicinske ledetråde til, hvordan vores Mælkevejsgalakse og Andromeda har udviklet sig forskelligt gennem milliarder af år.
Vores Mælkevej har været relativt roligt. Men det ser ud til, at Andromeda har haft en mere dynamisk historie, som sandsynligvis blev påvirket af en større fusion med en anden stor galakse for et par milliarder år siden. Dette møde, og det faktum, at Andromeda er så meget som dobbelt så massiv som vores Mælkevej, kunne forklare dens rigelige og forskellige dværggalaksepopulation.
Det er meget udfordrende at undersøge Milky Way’s hele satellitsystem på en så omfattende måde, fordi vi er indlejret inde i vores galakse. Det kan heller ikke opnås for andre store galakser, fordi de er for langt væk til at studere de små satellitgalakser i detaljer. Den nærmeste galakse med sammenlignelig masse med Milky Way ud over Andromeda er M81, næsten 12 millioner lysår.
Denne fugleperspektiv af Andromedas satellitsystem giver os mulighed for at dechiffrere, hvad der driver udviklingen af disse små galakser. “Vi ser, at den varighed, som satellitterne kan fortsætte med at danne nye stjerner, virkelig afhænger af, hvor massive de er, og hvor tæt de er på Andromeda Galaxy,” sagde hovedforfatter Alessandro Savino fra University of California i Berkeley. “Det er en klar indikation af, hvordan vækst i små galakser forstyrres af påvirkningen af en massiv galakse som Andromeda.”
“Alt spredt i Andromeda -systemet er meget asymmetrisk og forstyrret. Det ser ud til, at der skete noget markant for ikke så længe siden,” sagde hovedundersøger Daniel Weisz fra University of California i Berkeley. “Der er altid en tendens til at bruge det, vi forstår i vores egen galakse til at ekstrapolere mere generelt til de andre galakser i universet.
“Der har altid været bekymring for, om det, vi lærer i Mælkevejen, gælder mere bredt for andre galakser. Eller er der mere mangfoldighed blandt eksterne galakser? Har de lignende egenskaber? Vores arbejde har vist, at galakser med lav masse i andre økosystemer har fulgt forskellige evolutionære stier end hvad vi ved fra Milky Way-satellit-galakser.”
For eksempel ser halvdelen af Andromeda -satellitgalakser alle ud til at være begrænset til et fly, alt sammen kredsende i samme retning. “Det er underligt. Det var faktisk en total overraskelse at finde satellitterne i denne konfiguration, og vi forstår stadig ikke fuldt ud, hvorfor de ser ud på den måde,” sagde Weisz.
Den lyseste ledsager Galaxy til Andromeda er Messier 32 (M32). Dette er en kompakt ellipsoidal galakse, der måske bare er den resterende kerne af en større galakse, der kolliderede med Andromeda for et par milliarder år siden. Efter at have været gravitalt fjernet af gas og nogle stjerner, fortsatte den langs sin bane.
Galaxy M32 indeholder ældre stjerner, men der er bevis for, at den havde en flurry af stjernedannelse for et par milliarder år siden. Foruden M32 ser det ud til at være en unik befolkning af dværggalakser i Andromeda, der ikke er set på Mælkevejen. De dannede de fleste af deres stjerner meget tidligt, men så stoppede de ikke. De dannede fortsat stjerner ud af et reservoir af gas til en meget lav hastighed i meget længere tid.
“Stjernedannelse fortsatte virkelig til meget senere tider, hvilket slet ikke er, hvad du ville forvente for disse dværggalakser,” fortsatte Savino. “Dette vises ikke i computersimuleringer. Ingen ved, hvad de skal gøre af det indtil videre.”
“Vi finder ud af, at der er en masse mangfoldighed, der skal forklares i Andromeda -satellitsystemet,” tilføjede Weisz. “Den måde, tingene samler på, betyder meget for at forstå denne galaks historie.”
Hubble leverer det første sæt billeddannelse, hvor astronomer måler bevægelserne for dværggalakser. I yderligere fem år vil Hubble eller NASAs James Webb -rumteleskop være i stand til at få det andet sæt observationer, hvilket giver astronomer mulighed for at udføre en dynamisk rekonstruktion for alle 36 af dværggalakser, hvilket vil hjælpe astronomer med at spole tilbage bevægelserne fra hele Andromeda -økosystemets milliarder af årene ind i fortiden.