Spinnende rugbybolde - rotationen af ​​de mest massive galakser

Ved at målrette mod de mest massive galakser i vores univers, astronomer har undersøgt, hvordan deres stjerner bevæger sig. Resultaterne er overraskende:mens halvdelen af ​​dem drejer rundt om deres korte akse som forventet, den anden halvdel drejer rundt om deres lange akse. Sådanne kinematik er sandsynligvis resultatet af en særlig type galaksefusion, involverer allerede massiv, galakser med lignende masse. Dette ville betyde, at væksten af ​​de mest massive og de største galakser er styret af disse sjældne hændelser.

Undersøgelse af yderpunkterne i galaksebestanden

At måle stjernernes bevægelse inden for galakser er en meget kraftfuld måde at lære om galaksernes indre struktur på, især egenskaber som deres tredimensionelle form og, ultimativt, hvordan deres tyngdekraftspotentiale er.

For at studere de største og mest massive galakser, et videnskabsteam ledet af Davor Krajnovic fra Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam (AIP) udvalgt en prøve af nogle af de lyseste galakser op til en afstand på 800 millioner lysår. Disse lever i store ensembler af galakser, i nogle af de tættest befolkede regioner i vores univers, såsom Shapley Supercluster. De er også meget lyse og sjældne. De mest massive galakser er omkring hundrede gange mere massive end vores egen galakse Mælkevejen, som selv allerede har en stjernemasse på 60 milliarder soler. De har også næsten ingen gas, de fleste af deres stjerner er meget gamle (mindst 10 milliarder år) og danner ikke stjerner længere.

Desværre, disse galakser er for langt fra os til at blive opløst i individuelle stjerner og deres bevægelser. Man kan kun se på de gennemsnitlige bevægelser af stjerner inden for bestemte områder. "Dette er, hvad spektrografer med integrerede felter er gode til", forklarer Davor Krajnovic. "Vi observerede disse galakser med MUSE, den vidunderlige integrale feltspektrograf på ESOs Very Large Telescope på Cerro Paranal i Chile. Massive galakser kan have alle slags kinematik, nogle spin som frisbees, men de fleste har ingen specifik følelse af rotation. Vi observerede de mest massive galakser og fandt, at de var forskellige fra andre galakser. "

Fra diske til rugbybolde

Størstedelen af ​​mellemmasse-galakser viser meget regelmæssige stjernebevægelser, som man ville forvente af diske som vores Mælkevejen. I sådanne galakser, rotationsfølelsen er veldefineret omkring objektets kortaxis; vinkelmomentet er på linje med den lille akse af en oblat sfæroid.

"Vi vidste, at kun 15% af de mellemliggende massegalakser har uregelmæssig kinematik eller slet ikke viser meget rotation overhovedet", siger Krajnovic. "For sådanne galakser, rotationsfølelsen er ofte ikke på linje med nogen af ​​galakseens symmetriakser, og disse galakser er af næsten sfærisk form, eller er aflange, der ligner rugbybolde. Nogle af dem har en interessant justering og roterer rundt om galaksens lange akse. Kun få tilfælde af disse var kendt. "

I denne nye undersøgelse offentliggjort i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society , forfatterne viste, at disse galaktiske "spinnende rugbybolde" er meget mere almindelige end tidligere antaget, hvis man ser på de ekstremt massive galakser, højmasseenden af ​​galaksebestanden.

Resultatet er interessant, da det peger på et meget specifikt dannelsesscenario for disse galaktiske giganter. Numeriske simuleringer indikerer, at rotation langs den lange akse er vejledende for en fusion af to massive galakser med lignende størrelse (og masse), når de befinder sig på særlige baner:en slags frontalt kollision i rummet.

Sådanne galakse -kollisioner er voldelige begivenheder, der fuldstændig omformer de indre strukturer i forfaderens galakser. De resterende galakser ligner snurrende rugbybolde. Stjernebaner bliver også meget mere komplekse, resulterer i kinematik, hvor den enkle ordnede bevægelse erstattes med kompleks streaming omkring en af ​​de tre akser af en sfæroid. De mest massive galakser er slutpunkterne for galaksedannelse, og fortjent vise sig at være de mest komplekse stjernesystemer. Denne undersøgelse hjælper os med at afsløre mysteriet om, hvordan de mest massive galaktiske systemer i universet opstår.