Mysteriet med ultra-diffuse svage galakser løst

I løbet af det sidste år, forskere har observeret nogle meget svage, diffuse galakser. Galakserne er lige så svage som dværggalakser, men er fordelt over et område lige så stort som Mælkevejen.

Det har været et mysterium, hvordan galakser så svage - indeholdende op til 1000 gange færre stjerner end Mælkevejen kan stadig være lige så store. Nu viser ny forskning fra Niels Bohr Institutet, at hvis en masse supernovaer eksploderer under stjernedannelsesprocessen, det kan resultere i, at både stjernerne og det mørke stof skubbes udad, får galaksen til at udvide sig. Resultaterne er publiceret i det videnskabelige tidsskrift, Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society , Oxford University Press.

Galakser er gigantiske samlinger af stjerner, gas og såkaldt mørkt stof. De mindste galakser indeholder nogle få millioner stjerner, mens den største kan indeholde flere hundrede milliarder stjerner. De første stjerner opstod allerede i det meget tidlige univers omkring 200 millioner år efter Big Bang, dannet af gasserne brint og helium. Disse gigantiske skyer af gas og støv trækker sig sammen, og til sidst er gassen så kompakt, at trykket opvarmer materialet, skabe glødende kugler af gas og nye stjerner er født. Stjernerne er samlet i galakser, hvoraf de første var babygalakser af en slags.

Astronomernes teori er, at babygalakserne gradvist voksede sig større og mere massive ved konstant at danne nye stjerner og ved at kollidere med nabogalakser for at danne nye, større galakser. De største galakser i vores nuværende univers har således været under konstant dannelse gennem hele universets historie. Jorden og vores solsystem er placeret i en stor galakse, Mælkevejen.

Men det nyopdagede, ultra-diffuse svage galakser var svære at klassificere, og mens nogle forskere troede, at diffuse galakser bare var store spiralgalakser med en stor mængde mørkt stof, andre mente, at der var tale om almindelige dværggalakser.

Genskabelse af galakser

Men et forskningsprojekt ledet af en forsker fra Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet har ved at bruge avancerede computersimuleringer været i stand til at genskabe karakteristika ved de galakser, der er blevet observeret, udført i samarbejde med New York University Abu Dhabi.

"Ved at genskabe næsten 100 virtuelle galakser, vi har vist, at når der er mange supernovaer under stjernedannelsesprocessen, det kan resultere i, at stjernerne og det mørke stof i galaksen bliver skubbet udad, får galaksens udstrækning til at udvide sig. Når der er et lille antal stjerner i et udvidet område, det betyder, at galaksen bliver svag og diffus og derfor er svær at observere med teleskoper, " forklarer Arianna Di Cintio, PhD i astrofysik, Dark Cosmology Center på Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet, hvem er projektets førende forsker.

Hun forklarer, at den mekanisme, der får stjernerne til at bevæge sig væk fra centrum, er den samme, som er i stand til at skabe områder med en lavere tæthed af mørkt stof. De mange supernovaer er så kraftige, at de blæser gassen udad i galaksen. Som et resultat bevæger både det mørke stof og stjernerne sig udad, så udstrækningen af ​​galaksen udvider sig. At galaksen er spredt over et større område betyder, at den bliver mere diffus og uklar.

"Hvis vi kan genskabe ultra-diffuse galakser med computersimuleringer, det beviser, at vi er på rette spor med vores kosmologiske model. Vi forudser derfor, at der er ultradiffuse galakser overalt – ikke kun i galaksehobe. De er domineret af mørkt stof, og kun en lille procentdel af deres indhold består af gas og stjerner, og det vigtigste er, at de er dværggalakser med en masse på kun omkring 10 til 60 gange mindre end en stor spiralgalakse, hvilket vil sige betydeligt mindre end en stor galakse som Mælkevejen, " siger Arianna Di Cintio.

Ud over, forskerne forventer, at blandt de mere isolerede lokaliserede ultradiffuse galakser, den største kunne indeholde mere gas. De indleder derfor tætte samarbejder med forskergrupper, der udfører observationer af meget fjerne områder af himlen med kraftige teleskoper for at bekræfte disse teorier.

"Det vil åbne et helt nyt vindue til galaksedannelse - der kan være tusindvis af ultrasvage galakser, der bare venter på at blive opdaget, " siger Arianna Di Cintio, der ser frem til at finde ud af deres antal stjerner, deres indhold af grundstoffer og hvordan de ultradiffuse galakser overlever i galaksehobe.