Det kosmiske gerningssted jager efter spor om, hvordan galakser dannes

Hvordan gjorde store galakser, som vores egen Mælkevej og den nærliggende Andromedagalakse, dukke op fra den karakteristiske suppe, der eksisterede efter fødslen af ​​vores univers?

Årtiers observationer og teoretiske anstrengelser har givet et billede, hvor atomer samler sig i galakser, tegnet af tyngdekraften fra mørkt stof. Vores syntetiske universer, skabt og udviklet på de mest kraftfulde supercomputere, smukt matche fordelingen af ​​galakser, vi ser i universet.

At forstå de små detaljer kommer til at optage astronomer i årtier fremover, men det ser ud til, at galakser opbygges over tid ved at samle (samle) mindre systemer, der forvilder sig for tæt på.

Og i de sidste par årtier, det er blevet klart, at den spinkle stjerneglorie, der omgiver store galakser, rummer sporene til at optrevle galaksernes tilvæksthistorie.

Dissekere galakser

En stor spiralgalakse kan opdeles i tre nøgledele:bulen, disken og haloen.

Udbulen og skiven er hjemsted for langt størstedelen af ​​de hundrede milliarder stjerner, der udgør galaksen, hvorimod kun 1 % af stjernerne kan findes i den glorie, der omslutter en galakse.

Haloen er vært for nogle af de ældste stjerner, der findes i en galakse. Det er også hjemsted for kuglehobe, de ældste bundne grupper af stjerner, vi kender i universet.

Disse antyder, at haloen var den første galaktiske komponent, der blev dannet, og det burde have nogle af de bedst bevarede rekorder for dannelseshistorien for en galakse.

Men for at afsløre hemmelighederne gemt i en galakse, astronomer er nødt til at tage en retsmedicinsk tilgang og se på stjerneglorien som et gerningssted.

Galaktiske kannibaler

Det er i stjerneglorien, at mindre dværggalakser møder deres ultimative skæbne, taber deres kamp med tyngdekraftens destruktive kræfter.

Disse dværggalakser er strippet, chikaneret og spredt, indtil de til sidst blandes med stjernerne i den større galakse.

Men denne ødelæggelse, denne galaktiske kannibalisme, kan tage mange milliarder år, og vi forventer at fange den igangværende ødelæggelse af dværggalakser selv i dag.

Der er observationsbeviser for eksistensen af ​​en række understrukturer i galaksehaloer, såsom tidevandsstrømme og stjerneskaller, afsløret i vores egen Mælkevej og den nærliggende Andromedagalakse.

Det er i disse galakser, at vi kan identificere og isolere individuelle stjerner i den ekstremt svage glorie. Og det var Andromedas glorie, der dannede fokus for vores nye undersøgelse offentliggjort for nylig.

En søgen efter klyngedannelse

I stedet for stjerner, vi brugte et kort over de planetariske tåger, der også bebor Andromedas glorie.

Disse er den sene udvikling af stjerner, der ligner vores egen sol, stjerner, der er resterne af forstyrrede og forstyrrede dværggalakser. Heldigvis disse er let identificerbare på grund af deres ejendommelige spektrale signatur, en signatur, der også afslører deres hastigheder.

Vi var nødt til at hente disse galaktiske lig, dissekere gerningsstedet for at finde ud af, hvor mange ofre der lå skjult i almindeligt syn.

At gøre dette, vi ledte efter, hvor "klyngede" disse planetariske tåger er.

Hvis billedet af glorier, der vokser gennem tilvækst, er korrekt, så bør vi forvente en underliggende jævn og ugrupperet distribution, resterne af oldtidens tilvækst, der er blevet fuldstændig forstyrret og blandet, overlejret med igangværende tilvækster, der bør klynges sammen i rum og hastighed.

Men der er problemer. Mens vi kan se, hvor de planetariske tåger er på himlen, og vi kan måle hastigheden langs sigtelinjen, afstande er ukendte, ligesom de rigtige bevægelser i himlens plan.

Vi var nødt til at udvikle nogle smarte metoder til at søge efter klynge signaturer, og sammenligne disse med forventninger hentet fra syntetiske modeller af galakser.

Og succes! Resultaterne afslørede en blanding af glat krypteret og klumpet klyngede planetariske tåger, præcis i overensstemmelse med vores kosmologiske forventninger.

Dette giver yderligere bevis for vores nuværende bedste forklaring på kosmos, den kosmologiske Lambda Cold Dark Matter-model, et univers domineret af tyngdekraften fra mørkt stof, der kæmper mod universets udvidelse, og hvor galakser er blevet støt opbygget over tid gennem fortæring af mindre systemer.

Selvom denne succes er opmuntrende, med voksende beviser på, at vores forståelse af universets virkemåde er velbegrundet, spændinger forbliver. Dette er især tilfældet på skalaen af ​​individuelle glorier fra store galakser - den nyligt opdagede koordinerede dans af dværggalakser råber stadig på svar.

Den astronomiske indsats vil fortsætte i løbet af de næste par årtier, men på spørgsmålet om, hvornår vi virkelig vil forstå galaksedannelse og evolution, juryen er stadig ude.

Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort på The Conversation. Læs den originale artikel.