Astronomer får nya insikter om hur galaxer åldras och antar spiralformer

By | November 21, 2023

Vår hemgalax, Vintergatan, är känd för sin berömda ljusa spiral.

Men vi är inte de enda med en blank arm. Känd som spiralgalaxer, är denna klass av galaxer känd för att utgöra cirka 60 procent av alla galaxer i universum. Spiralgalaxer, som finns i områden med låg densitet i universum, är inte vanliga i alla hörn av universum. Faktum är att de är sällsynta i mitten av galaxhopar.

Och det visar sig att det finns en del av universum som kallas det supergalaktiska planet, som är en enorm tillplattad struktur som sträcker sig nästan en miljard ljusår i diameter och är full av ljusa elliptiska galaxer och diskgalaxer, men intressant nog finns det inga spiraler. galaxer. Ett internationellt team av forskare ville veta: varför saknas spiralgalaxer som vår Vintergatan på det supergalaktiska planet? Och vad kan det säga oss om utvecklingen av vår galax?

De kanske har hittat ett svar. Ny forskning publicerad i tidskriften Nature Astronomy rapporterar att spiralgalaxer är sällsynta i det supergalaktiska planet eftersom galaxer i denna region ofta smälter samman med andra galaxer.

Se det som en fullsatt stad eller en trafikerad motorväg. Genom dessa sammanslagningar blir spiralgalaxer elliptiska galaxer, äggformade galaxer utan spiralarmar, vilket leder till tillväxten av supermassiva svarta hål. (Dessa svarta hål lever upp till sitt namn, ibland miljarder gånger mer massiva än vår sol.) Tvärtom, spiralgalaxer som inte befolkar det supergalaktiska planet utvecklas isolerat, vilket gör att de kan behålla sin perfekta spiral.

“Vår simulering avslöjar de intima detaljerna i galaxbildningen, till exempel omvandlingen av spiraler till elliptiska delar genom galaxsammanslagningar.”

Teamet av forskare nådde sin slutsats med hjälp av SIBELIUS (Simulations Beyond the Local Universe) superdatorsimulering. Genom denna simulering spårade de universums utveckling under 13,8 miljarder år, från det tidiga universum till nutid. Forskarna sa att den slutliga simuleringen överensstämde med observationer av vårt universum genom teleskop.

“Det är sällsynt, men inte en fullständig anomali: vår simulering avslöjar de intima detaljerna i galaxbildningen, till exempel omvandlingen av spiraler till elliptiska delar genom galaxsammanslagningar,” sa medförfattaren professor Carlos Frenk i ett uttalande från pressen. “Dessutom visar simuleringen att vår standardmodell av universum, baserad på idén att det mesta av dess massa är kall mörk materia, kan reproducera de mest anmärkningsvärda strukturerna i universum, inklusive den spektakulära strukturen som Via är en del av Mejeri. . “

Fördelning av de ljusaste galaxerna i det lokala universum, observerad i 2MASS-undersökningen (vänster panel) och återgiven i SIBELIUS-simuleringen (höger panel). (Dr Till Sawala)Astronomer tror att Vintergatan är cirka 13,51 miljarder år gammal. Det är dock fortfarande oklart vad som hände under varje steg av dess utveckling och hur länge dessa faser varade för att nå sin nuvarande form. En ledande teori är att Vintergatans kollision med en dvärggalax för nästan 10 miljarder år sedan var en vändpunkt som satte igång de förändringar som gav upphov till vår moderna galax. Andra tror att vår galax kan ha mognat tidigare än man tidigare trott. Hur som helst, precis som människor, går galaxer igenom olika stadier av mognad.

En oberoende studie publicerad i The Astrophysical Journal Letters lyfter fram oväntade observationer i “ungdomsgalaxer”, det vill säga galaxer som bildades mellan två och tre miljarder år efter Big Bang.


Vill du ha fler hälso- och vetenskapsberättelser i din inkorg? Prenumerera på Salons veckovisa Lab Notes-nyhetsbrev.


I studien analyserade en grupp forskare från Northwestern University resultat från studien CECILIA (Chemical Evolution Constrained Using Ionized Lines in Interstellar Auroras), som använde NASA:s James Webb Space Telescope (JWST) för att studera kemin i avlägsna galaxer. Resultaten visade att dessa så kallade ungdomsgalaxer går igenom en period av besvärlig tillväxt under sin tonårstid, liknande den för människor.

“Med hjälp av JWST riktade vårt program sig mot ungdomsgalaxer när de gick igenom en komplicerad tid av accelererad tillväxt och förändring”, säger Northwesterns Allison Strom, som ledde studien, i ett pressmeddelande. “Tonåringar har ofta upplevelser som bestämmer deras väg mot vuxenlivet. För galaxer är det samma sak.”

För att göra dessa upptäckter använde Strom och hans medarbetare JWST för att observera 33 avlägsna unga galaxer i 30 timmar i sträck. Sedan kombinerade de spektra från 23 av dessa galaxer. Strom betonade att de största överraskningarna var nickelobservationerna och upptäckten att unga galaxer var extremt varma.

“Detta är bara ytterligare bevis på hur olika galaxer förmodligen var när de var yngre,” sa Strom. “Aldrig i mina vildaste drömmar trodde jag att vi skulle se nickel.”

Infografik om ljuset från 23 avlägsna galaxerLjus från 23 avlägsna galaxer, identifierade av röda rektanglar i Hubble Space Telescope-bilden överst, kombinerades för att fånga otroligt svaga utsläpp från åtta olika element, som är märkta i JWST-spektrumet längst ner. (Aaron M. Geller, Northwest, CIERA + IT-RCDS)

Dr. Gwen Rudie, en astronom vid Carnegie Observatory, klargjorde för Salon via e-post att de element som finns i dessa galaxer inte är en överraskning, men förmågan att mäta deras ljus är oöverträffad och understryker kraften i JWST.

“Mönstret vi ser i ljuset av dessa olika element (intensiteten med vilken varje elements signaturer lyser) är mycket annorlunda än vad vi ser i lokala galaxer och i vår egen galax,” sa Rudie. “Så att förklara varför mönstret i deras spektra är annorlunda och vad det betyder för dessa tidiga galaxer är nästa stora pussel.”

Rudie tillade att astronomer har en ganska bra uppfattning om hur galaxer som Vintergatan bildades, men “mycket viktiga ledtrådar saknas.” Det viktigaste, sa han, är galaxens kemiska sammansättning.

Strom förklarade vidare att den största tillväxten av en galax sker under denna period, vilket förklarar varför det är en viktig period att studera. Det kan också innehålla ledtrådar om varför Vintergatan har sin spiralarm.

“Genom att studera detta kan vi börja utforska fysiken som fick Vintergatan att se ut som Vintergatan,” sa han. “Och varför den kan se annorlunda ut än sina närliggande galaxer.”

Läs mer

om astronomi

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *