Mælkevejenes oprindelse er ikke, hvad de ser ud til

I en første af sin slags analyse, Northwestern University astrofysikere har opdaget, at i modsætning til tidligere standardlære, op til halvdelen af ​​stoffet i vores Mælkevejsgalakse kan komme fra fjerne galakser. Som resultat, hver enkelt af os kan delvist være lavet af ekstragalaktisk stof.

Ved hjælp af supercomputersimuleringer, forskerholdet fandt en stor og uventet ny tilstand for, hvordan galakser, inklusive vores egen Mælkevej, erhvervet deres sag:intergalaktisk overførsel. Simuleringerne viser, at supernovaeksplosioner udsender rigelige mængder gas fra galakser, som får atomer til at blive transporteret fra en galakse til en anden via kraftige galaktiske vinde. Intergalaktisk overførsel er et nyligt identificeret fænomen, hvilke simuleringer indikerer, vil være afgørende for at forstå, hvordan galakser udvikler sig.

"I betragtning af hvor meget af det stof, vi dannede af, kan være kommet fra andre galakser, vi kunne betragte os selv som rumrejsende eller ekstragalaktiske immigranter, " sagde Daniel Anglés-Alcázar, en postdoktor i Northwesterns astrofysikcenter, CIERA (Center for Interdisciplinær Udforskning og Forskning i Astrofysik), der ledede undersøgelsen. "Det er sandsynligt, at meget af Mælkevejens stof var i andre galakser, før det blev sparket ud af en kraftig vind, rejste gennem det intergalaktiske rum og fandt til sidst sit nye hjem i Mælkevejen."

Galakser er langt fra hinanden, så selvom galaktiske vinde forplanter sig med flere hundrede kilometer i sekundet, denne proces fandt sted over flere milliarder år.

Professor Claude-André Faucher-Giguère og hans forskningsgruppe, sammen med samarbejdspartnere fra FIRE ("Feedback In Realistic Environments")-projektet, som han medleder, havde udviklet sofistikerede numeriske simuleringer, der producerede realistiske 3-D modeller af galakser, efter en galakses dannelse fra lige efter Big Bang til i dag. Anglés-Alcázar udviklede derefter state-of-the-art algoritmer til at udvinde denne rigdom af data og kvantificere, hvordan galakser erhverver stof fra universet.

Studiet, som krævede det svarende til adskillige millioner timers kontinuerlig databehandling, vil blive offentliggjort 26. juli (27. juli i Storbritannien) af Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society .

"Denne undersøgelse transformerer vores forståelse af, hvordan galakser blev dannet fra Big Bang, " sagde Faucher-Giguère, medforfatter til undersøgelsen og assisterende professor i fysik og astronomi ved Weinberg College of Arts and Sciences.

"Det, denne nye tilstand indebærer, er, at op til halvdelen af ​​atomerne omkring os - inklusive i solsystemet, på Jorden og i hver enkelt af os - kommer ikke fra vores egen galakse, men fra andre galakser, op til en million lysår væk, " han sagde.

Ved at spore i detaljer de komplekse strømme af stof i simuleringerne, forskerholdet fandt ud af, at gas strømmer fra mindre galakser til større galakser, såsom Mælkevejen, hvor gassen danner stjerner. Denne overførsel af masse gennem galaktiske vinde kan udgøre op til 50 procent af stoffet i de større galakser.

"I vores simuleringer, vi var i stand til at spore oprindelsen af ​​stjerner i Mælkevejslignende galakser og afgøre, om stjernen blev dannet af stof, der var endemisk til selve galaksen, eller om den i stedet blev dannet af gas, der tidligere var indeholdt i en anden galakse, " sagde Anglés-Alcázar, undersøgelsens tilsvarende forfatter.

I en galakse, stjerner er bundet sammen:en stor samling stjerner, der kredser om et fælles massecenter. Efter Big Bang for 14 milliarder år siden, universet var fyldt med en ensartet gas - ingen stjerner, ingen galakser. Men der var små forstyrrelser i gassen, og disse begyndte at vokse af tyngdekraften, til sidst danner stjerner og galakser. Efter galakser blev dannet, hver havde sin egen identitet.

"Vores oprindelse er meget mindre lokal, end vi tidligere troede, " sagde Faucher-Giguère, et CIERA-medlem. "Denne undersøgelse giver os en fornemmelse af, hvordan ting omkring os er forbundet med fjerne objekter på himlen."

Resultaterne åbner en ny forskningslinje i at forstå galaksedannelse, siger forskerne, og forudsigelsen af ​​intergalaktisk overførsel kan nu testes. Northwestern-holdet planlægger at samarbejde med observationsastronomer, der arbejder med Hubble-rumteleskopet og jordbaserede observatorier for at teste simuleringsforudsigelserne.

Simuleringerne blev kørt og analyseret ved hjælp af National Science Foundation's Extreme Science and Engineering Discovery Environment-supercomputerfaciliteter, samt Northwesterns Quest højtydende computerklynge.

Undersøgelsen har titlen "The Cosmic Baryon Cycle and Galaxy Mass Assembly in the FIRE Simulations."