Den mest detaljerade studien av utkanten av massiva elliptiska galaxer vid halva universums ålder utfördes av ett internationellt team ledd av Fernando Buitrago, av Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço och Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (FCUL). Studien publicerades i tidskriften Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society och bidrar till förståelsen av hur universums största galaxer utvecklades över tiden.

Galaxer har ökat dramatiskt i storlek sedan det tidiga universum, och elliptiska galaxer, särskilt, är de största galaxerna i både storlek och massa. Vad som är huvuddrivkraften bakom den sena tillväxten av deras yttre delar var frågan som motiverade denna studie.

Med skivgalaxer, som vår Vintergatan, det är ganska lätt att identifiera deras distinkta delar:den centrala utbuktningen, skivan med sina spiralarmar, och en gloria av stjärnor som omsluter det hela. Astronomer kan säga, till exempel, att stjärnglorian mestadels bildas av stjärnor från satellitgalaxer som smälte samman i dem.

För elliptiska galaxer, dock, detta är mycket svårare eftersom dessa galaxer ser ut som en slät, särpräglat moln av stjärnor. Fernando Buitrago (IA och FCUL) säger:"Med elliptiska galaxer, det finns direkta bevis på att satellitgalaxer sammanslagning pågår, men det är svårt att försäkra sig om att de processer som har pågått för dessa galaxer att växa sina yttre höljen är desamma som vi ser förekomma i skivgalaxer som våra egna."

Därav, Buitrago och hans team gav sig i kast med att undersöka arten av utkanten av ett urval av massiva elliptiska galaxer när universum var halva sin nuvarande ålder, ungefär 6, 2 miljarder år sedan. Fokuserar sin forskning på svaga drag på stora avstånd från det galaktiska centrum, de kunde bara arbeta med den djupaste bilden av universum någonsin, Hubble Ultra Deep Field (HUDF). Med hjälp av de sex galaxerna som matchade deras kriterier och som är inspelade i den här bilden, forskarna kunde för första gången påvisa förekomsten av förlängda stjärnhöljen i enskilda massiva elliptiska galaxer vid den tidsperioden.

Kvaliteten på informationen som samlas in i HUDF, gjorde det möjligt för teamet att karakterisera de individuella galaktiska haloerna och placera dem i sammanhanget med den här typen av galaxers evolutionära historia. Dessutom, Buitrago och hans team kunde dra slutsatsen att, för deras prov av massiva elliptiska galaxer vid halva universums ålder, de yttre delarna var, som skivgalaxer, bildas främst på grund av sammanslagning av andra galaxer. De försökte till och med identifiera spår av nya episoder av galaktisk sammansmältning i dessa haloer.

Resultaten framkom från jämförelsen av provet med matematiska simuleringar baserade på den nuvarande modellen för galaxbildning och evolution. Teamet såg att i just detta fall, simuleringen och den verkliga datan stämde mycket väl överens och att det var möjligt att sluta sig till paralleller.

"I elliptiska galaxer, vi kan inte säga "det här är den galaktiska utbuktningen och det här är gloria", säger Buitrago, "Alla stjärnorna bildar en enorm sfäroid, som en enorm rugbyboll. Men när vi använder en datorsimulering, vi kan spåra ursprunget till varje del av den simulerade galaxen och jämföra med våra verkliga galaxer. Genom denna metod, vi identifierade processen bakom den dramatiska ökningen av dessa galaxers yttre delar, och kunde förklara hur deras storlek utvecklas."