„Kosmiczna anomalia” – naukowcy rozwiązują istniejącą od kilkudziesięciu lat zagadkę supergalaktyczną

Dlaczego płaszczyzna supermasywnej galaktyki jest w większości wypełniona jednym typem galaktyk? Być może wreszcie uda się rozwiązać tę wieloletnią astronomiczną zagadkę.

the droga Mleczna Galaktyka, nasz kosmiczny dom, leży na rozległym obszarze znanym jako Supergromada Lokalna. Ta masywna struktura zawiera wiele masywnych gromad galaktyk i wiele pojedynczych galaktyk. Supergromada ma kształt przypominający naleśnik i rozciąga się na prawie miliard lat świetlnych szerokości, dzięki czemu zyskała miano superpoziomu galaktycznego.

Większość galaktyk we wszechświecie można podzielić na dwie kategorie: pierwsza to galaktyki eliptyczne, które składają się głównie ze starych gwiazd i zazwyczaj zawierają bardzo masywne centralne czarne dziury, oraz druga, aktywne galaktyki dyskowe tworzące gwiazdy, o strukturze spiralnej podobnej do Mlecznej Sposób. Metody. Obydwa typy galaktyk można także znaleźć w Supergromadzie Lokalnej, lecz choć w płaszczyźnie supergalaktycznej roi się od jasnych galaktyk eliptycznych, jasne galaktyki dyskowe są wyraźnie nieobecne.

Anomalie kosmiczne stanowią wyzwanie dla standardowego modelu kosmologii

To dziwne rozdzielenie galaktyk we wszechświecie lokalnym, znane od lat 60. XX wieku, zajmuje ważne miejsce na niedawnej liście „kosmicznych anomalii” sporządzonej przez znanego kosmologa i laureata Nagrody Nobla z 2019 r. Jima Peeblesa.

Wydaje się, że teraz międzynarodowy zespół kierowany przez astrofizyków z Uniwersytetu w Helsinkach, Tilla Sawallę i Petera Johanssona, znalazł wyjaśnienie. W artykule opublikowanym w Astronomia przyrodniczaPokazuje, w jaki sposób różne rozmieszczenia galaktyk eliptycznych i dyskowych powstają w sposób naturalny ze względu na różne środowiska występujące wewnątrz i na zewnątrz superpłaszczyzny galaktycznej.

W płaszczyźnie supergalaktycznej, która na zdjęciu leży na równiku, galaktyki doświadczają częstych interakcji i łączenia się, co prowadzi do powstania masywnych galaktyk eliptycznych. Natomiast galaktyki oddalone od płaszczyzny ewoluują we względnej izolacji, co pozwala im zachować strukturę przypominającą dysk. Źródło: Nawet Swala

„W gęstych gromadach galaktyk znajdujących się w płaszczyźnie supermasywnych galaktyk galaktyki ulegają częstym interakcjom i łączeniom, co prowadzi do powstawania galaktyk eliptycznych i wzrostu supermasywnych czarnych dziur. Natomiast z dala od płaszczyzny galaktyki mogą ewoluować we względnej izolacji, co pomaga im utrzymać swoją spiralną strukturę.

W swojej pracy zespół wykorzystał symulację Sibeliusa (lokalna symulacja metakosmiczna), która śledzi ewolucję Wszechświata na przestrzeni 13,8 miliarda lat, od wczesnego Wszechświata do chwili obecnej. Działał na superkomputerach w Anglii i na superkomputerze CSC Mahti w Finlandii.

Implikacje i przyszłe kierunki w kosmologii

Podczas gdy większość podobnych symulacji uwzględnia losowe obszary Wszechświata, których nie można bezpośrednio porównać z obserwacjami, symulacja Sibeliusa ma na celu dokładne odtworzenie obserwowanych struktur, w tym lokalnej supergromady. Ostateczny wynik symulacji wyjątkowo dobrze zgadza się z obserwacjami.

„Przypadkiem zostałem zaproszony w grudniu zeszłego roku na sympozjum poświęcone Jimowi Peeblesowi, gdzie przedstawił on ten problem w swoim wykładzie. „Zdałem sobie sprawę, że ukończyliśmy już symulację, która może zawierać odpowiedź” – komentuje Till Soala. „Nasze badania pokazują, że znane mechanizmy ewolucji galaktyk działają również w tym wyjątkowym środowisku kosmicznym”.

Obok Wydziału Fizyki, w kampusie Kumbulla Uniwersytetu Helsińskiego znajduje się duża rzeźba ilustrująca rozmieszczenie galaktyk w lokalnej supergromadzie. Zostały otwarte 20 lat temu przez brytyjskiego kosmologa Carlosa Frenka, jednego ze współautorów tego nowego badania. „Rozmieszczenie galaktyk w lokalnej supergromadzie jest naprawdę fascynujące” – mówi Frink o nowych wynikach. „Ale to nie jest anomalia: nasze wyniki pokazują, że nasz standardowy model ciemnej materii może stworzyć najbardziej niesamowite struktury we wszechświecie”.

Odniesienie: „Odrębne rozkłady galaktyk eliptycznych i dyskowych w lokalnej supergromadzie jako przewidywanie ΛCDM” autorstwa Till Sawalla, Carlos Frink, Jens Jaschi, Peter H. Johansson i Guillem Lavaux, 20 listopada 2023 r., Astronomia przyrodnicza.
doi: 10.1038/s41550-023-02130-6