A new survey provides the most comprehensive and detailed picture yet of galaxy formation in action. It shows the remains of smaller galaxies that have been ingested by the Andromeda galaxy, one of our closest cosmic neighbours.
In current models, the formation of galaxies – collections of billions of stars, held together by gravity – is a violent process, involving multiple acts of cannibalism: massive galaxies are formed as smaller galaxies merge, and they grow steadily more massive by attracting and ingesting other galaxies. Over the last five years, studies of our home galaxy, the Milky Way, and of selected distant galaxies have revealed traces of such galactic cannibalism: stellar streams – elongated blobs consisting of thousands of stars – that encircle the galaxy's main body. Compared with the many stars in the galaxy's disc, these stellar streams are very faint, and correspondingly hard to detect. Now, results published by the international project PAndAS (short for „Pan-Andromeda Archaeological Survey“), provide the most comprehensive and detailed picture yet of such stellar streams around a galaxy. PAndAS studies the Andromeda galaxy, one of the closest cosmic neighbours of our own Milky Way galaxy.
Abb 1. PAndAS-Karte der Nachbarschaft der Andromeda-Galaxie
Bild: A. McConnachie/NRC; Triangulum-Scheibe mit freundlicher Genehmigung von T. A. Rector und M. Hanna
Abb 1. PAndAS-Karte der Nachbarschaft der Andromeda-Galaxie
Bild: A. McConnachie/NRC; Triangulum-Scheibe mit freundlicher Genehmigung von T. A. Rector und M. Hanna
Dr. Nicolas Martin of the Max Planck Institute for Astronomy, who is involved in the survey's data analysis: „Astronomers have found traces of such stellar streams before, but never been able to draw this kind of detailed map.“ The images show six distinct streams and arcs. Two of these were previously unknown, and none had previously been imaged in such detail. The data will serve as the basis for reconstructions of the last billions of years of Andromeda's cosmic history.
As Dr. Nicolas Martin says: „The stellar streams are the remains of dwarf galaxies that Andromeda has ingested. We caught a galactic cannibal in the act. Over the next billions of years, the stars in those streams will disperse, becoming an indistinguishable part of the galaxy's halo of stars.“
The study also sheds new light on the history of the Triangulum galaxy, a smaller galaxy that is a close companion to Andromeda. Dr Nicolas Martin again: „Previously, Triangulum was seen as no more than a companion. Now, we have compelling evidence that Triangulum had a close brush with Andromeda a few billion years ago.“ The evidence consists of a newly-found 'tail' of trailing stars in the Triangulum galaxy, produced by Andromeda's gravity during the close encounter.
The results reported here will be published in the September 3, 2009 issue of Nature. They are based on data obtained by the PAndAS project (short for „Pan-Andromeda Archaeological Survey“). This survey, which runs from 2008 to 2011, using the Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT) on Mauna Kea in Hawaii, is set to create a detailed map of approximately 350 square degrees of the sky around the Andromeda galaxy (corresponding to an area more than 1,600 times the apparent size of the full moon).
At a distance of 2,500,000 light-years, the Andromeda galaxy (Messier catalogue number M31) is the spiral galaxy closest to our home galaxy, the Milky Way. Its central region is visible to the naked eye as a diffuse smudge on the sky. The main survey area, centered on Andromeda, covers an area around that galaxy nearly 1,000,000 light-years in diameter. Another part of the survey covers an area around the Triangulum galaxy (M33), a close companion of Andromeda, more than 300,000 light-years in diameter.
The PAndAS team includes members from Canadian, French, Australian, British, American and German institutions (including the Max Planck Institute for Astronomy in Heidelberg). The principal investigator of PAndAS is Dr Alan McConnachie of the NRC Herzberg Institute of Astrophysics in Victoria, Canada.
Abb 1. PAndAS-Karte der Nachbarschaft der Andromeda-Galaxie (oben rechts) inklusive des Dreiecksnebels (unten links). Die Farben stehen für unterschiedliche Sterndichten: Rote Farbe zeigt an, das sich in der betreffenden Region viele Sterne befinden; von rot nach gelb, grün, hell- und dunkelblau nimmt die Anzahl der vorhandenen Sterne ab. In den (roten) Zentren höchster Dichte sind Abbildungen der Andromeda-Galaxie und des Dreiecksnebels eingefügt, die diese Galaxien so zeigen, wie sie auf Teleskopaufnahmen erscheinen. Die Verteilung der Sterne zeigt komplexe Strukturen: Sternströme, Bögen und einige Zwerggalaxien. Eine Reihe dieser Strukturen wurden im Rahmen der hier geschilderten Forschung neu entdeckt, und keine der Strukturen wurde bislang so detailreich abgebildet wie hier. Die gepunkteten Kreise haben Durchmesser von rund 900 000 und rund 300 000 Lichtjahren, und markieren die Zielgebiete der Durchmusterung. Links oben ist zum Größenvergleich die Vollmondscheibe maßstabsgetreu eingezeichnet.
Bild: A. McConnachie/NRC; Triangulum-Scheibe mit freundlicher Genehmigung von T. A. Rector und M. Hanna
Abb 1. PAndAS-Karte der Nachbarschaft der Andromeda-Galaxie (oben rechts) inklusive des Dreiecksnebels (unten links). Die Farben stehen für unterschiedliche Sterndichten: Rote Farbe zeigt an, das sich in der betreffenden Region viele Sterne befinden; von rot nach gelb, grün, hell- und dunkelblau nimmt die Anzahl der vorhandenen Sterne ab. In den (roten) Zentren höchster Dichte sind Abbildungen der Andromeda-Galaxie und des Dreiecksnebels eingefügt, die diese Galaxien so zeigen, wie sie auf Teleskopaufnahmen erscheinen. Die Verteilung der Sterne zeigt komplexe Strukturen: Sternströme, Bögen und einige Zwerggalaxien. Eine Reihe dieser Strukturen wurden im Rahmen der hier geschilderten Forschung neu entdeckt, und keine der Strukturen wurde bislang so detailreich abgebildet wie hier. Die gepunkteten Kreise haben Durchmesser von rund 900 000 und rund 300 000 Lichtjahren, und markieren die Zielgebiete der Durchmusterung. Links oben ist zum Größenvergleich die Vollmondscheibe maßstabsgetreu eingezeichnet.
Bild: A. McConnachie/NRC; Triangulum-Scheibe mit freundlicher Genehmigung von T. A. Rector und M. Hanna
Abb. 2. Eine stroboskopische Projektion von Ergebnissen einer detaillierten numerischen Simulation einer möglichen Umlaufbahn des Dreiecksnebels um Andromeda. Andromeda ist die kreisrunde Scheibe rechts von der Bildmitte. Die Form des Dreiecksnebels, der hier in verschiedenen Phasen seines Umlaufs dargestellt ist, verändert sich unter dem Gravitationseinfluss der größeren Galaxie. Die Simulation legt nahe, dass sich Andromeda letztendlich auch den Dreiecksnebel einverleiben wird.
Bild: John Dubinski
Abb. 2. Eine stroboskopische Projektion von Ergebnissen einer detaillierten numerischen Simulation einer möglichen Umlaufbahn des Dreiecksnebels um Andromeda. Andromeda ist die kreisrunde Scheibe rechts von der Bildmitte. Die Form des Dreiecksnebels, der hier in verschiedenen Phasen seines Umlaufs dargestellt ist, verändert sich unter dem Gravitationseinfluss der größeren Galaxie. Die Simulation legt nahe, dass sich Andromeda letztendlich auch den Dreiecksnebel einverleiben wird.
Bild: John Dubinski
Abb. 3. Das Canada-France-Hawaii-Teleskop auf dem Mauna Kea in Hawaii. Mit diesem Teleskop wurden die Bilddaten für das PAndAS-Projekt aufgenommen.
Bild: Jean-Charles Cuillandre, CFHT
Abb. 3. Das Canada-France-Hawaii-Teleskop auf dem Mauna Kea in Hawaii. Mit diesem Teleskop wurden die Bilddaten für das PAndAS-Projekt aufgenommen.
Bild: Jean-Charles Cuillandre, CFHT
Journalisten können auf Anfrage eine hochauflösende Version dieses Bildes erhalten. Bitte wenden Sie sich an: Axel M. Quetz, MPI für Astronomie.
Abb. 4. Dieses zusätzliche Bild ist nicht im Rahmen der hier beschriebenen Forschung entstanden, zeigt aber ihr Zielobjekt: Die Andromeda-Galaxie, aufgenommen von Kurt Birkle (Max-Planck-Institut für Astronomie) durch das Schmidt-Teleskop der Calar-Alto-Sternwarte.
Bild: Kurt Birkle, MPI für Astronomie
Abb. 4. Dieses zusätzliche Bild ist nicht im Rahmen der hier beschriebenen Forschung entstanden, zeigt aber ihr Zielobjekt: Die Andromeda-Galaxie, aufgenommen von Kurt Birkle (Max-Planck-Institut für Astronomie) durch das Schmidt-Teleskop der Calar-Alto-Sternwarte.
