Ursa Major III/UNIONS 1 (UMa3/U1) bevat slechts zo’n 60 sterren. Nieuwe simulaties tonen dat zo’n systeempje nog miljarden jaren kan overleven zonder donkere materie te huisvesten en dat de hoge snelheidsspreiding door compacte sterresten en binaire sterren is te verklaren.
Soms is het niet eenvoudig om te bepalen of een verzameling sterren een dwerg sterrenstelsel of een sterrenhoop is en onderdeel van een groter sterrenstelsel. Ursa Major III/UNIONS 1 (UMa3/U1) balanceert op dat dunne lijntje: het is met ongeveer 60 oude sterren extreem klein en licht. Terwijl dwergsterrenstelsels vaak een halo van donkere materie nodig hebben om bijeengehouden te blijven, suggereert recent onderzoek dat Ursa Major III juist uit zichzelf stabiel is en de komende 2,7 miljard ook zal blijven, en daarmee eerder een onderdeel is van onze melkweg dan zijn eigen sterrenstelsel vormt.
Ursa Major III werd ontdekt door de UNIONS-survey en meet slechts 10 lichtjaar in diameter, vergelijkbaar met de bekende Plejaden, maar dan met een fractie van het aantal sterren – zo’n 60 tegen ruim 1.000 in de Plejaden. De zichtbare massa is krap 16 zonsmassa’s en de leeftijd ervan wordt rond de 11 miljard jaar geschat, wat van Ursa Major III – als het een sterrenhoop is – meteen de oudste tot nu toe zou maken. Eerder werd door astronomen aangenomen dat deze sterrenhoop zelfs het allerkleinst gekende sterrenstelsel betrof, maar door nieuwe simulaties wordt dit idee overhoop gehaald. Als onderdeel van de melkweg, kan deze beter verklaard worden als sterrenhoop en satelliet cluster dan een losstaand sterrenstelsel.
De Ultraviolet Near-Infrared Optical Northern Survey (UNIONS) is een grootschalig samenwerkingsproject tussen meerdere Hawaiiaanse telescopen, en heeft tot doel verder gelegen objecten van de hemel op het noordelijk halfrond in kaart te brengen. Het combineert data van de Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT), de Pan-STARRS-telescopen en de Subaru-observatoria om een gebied van maar liefst 5.000 à 6.250 vierkante graden te bestrijken.
De wetenschappelijke doelen van UNIONS daarnaast uiteen van het in kaart brengen van de opbouw van de melkweg tot onderzoek naar de evolutie van andere sterrenstelsels zoals dwergstelsels en van andere kosmische structuren. Dankzij de enorme survey-oppervlakte en -detail waarin dit gebeurt wordt UNIONS de komende jaren dé belangrijkste grondgebaseerde bron van meerbandsdata van de hemel aan het noordelijk halfrond.
Nieuwe simulaties
Met behulp van de door UNIONS verkregen data plus modellering van het getijdenveld van de nabijgelegen melkweg alsmede de eigen sterevolutie simuleerden astronomen Ursa Major III als donkere materie-vrije sterrenhoop. Die simulaties verklaarden goed hoe het systeem zich over de afgelopen 11 miljard jaar kon gedijen. En bovendien nog zo’n 2,7 miljard jaar stabiel zal blijven voortbestaan. De spreiding van materie en het bestaan van zware massaresten zoals witte dwergen en neutronensterren kon dit afdoende verklaren. Ook reproduceerden de onderzoekers de hoge snelheidsspreiding – die eerder als bewijs voor donkere materie werd beschouwd – maar toch volledig verklaard kan worden door diens binaire sterren en compacte overblijfselen.
Toekomstig onderzoek
Om echt onderscheid te maken tussen een dwerg sterrenstelsel en een sterrenhoop, raden onderzoekers aan de huidige massaverdeling en het aantal lichte sterren in Ursa Major III nog nauwkeuriger te observeren. Toekomstige sky surveys zoals de aanstaande Vera Rubin Observatory zullen hopelijk nog meer van dit soort uitzonderlijke en opmerkelijke systemen ontdekken, wat helpt om de grens tussen galactische en clusterobjecten beter te begrijpen.
Ursa Major III blijft een intrigerend object op de grens van sterrenclusters en dwergsterrenstelsels. De nieuwste simulaties wijzen sterk op een stabiele, donkere materieloze sterrenhoop met miljarden jaren resterende levensduur. De eerdere aanname dat er toch een bescheiden halo van donkere materie aanwezig moet zijn kan daarentegen pas definitief worden weggenomen door nauwkeurige metingen van de massafunctie en snelheidsspreiding van de allerzwakste sterren van dit systeem. Dankzij nieuwe telescopen hopen wetenschappers dit raadsel in de toekomst dan ook verder te ontrafelen.
