Udforsker galaksegrupper og -hobe og deres lyseste galakser i det kosmiske net

En almindelig overbevisning blandt astronomer er, at galaksegrupper og hobe hovedsageligt adskiller sig i antallet af galakser, de indeholder - der er færre galakser i grupper og flere i hobe. Anført af Maret Einasto besluttede astronomer ved Tartu-observatoriet ved Tartu Universitet at undersøge det og opdagede endnu flere forskelle mellem grupper og klynger.

Universets struktur kan beskrives som et kæmpe netværk, et kosmisk net, med kæder (filamenter) af enkelte galakser og små grupper af galakser, der forbinder rige galaksegrupper og klynger, der kan indeholde tusindvis af galakser. Mellem galaksesystemer er der gigantiske hulrum med næsten intet synligt stof (galakser og gas). Galaksegrupper og klynger kan til gengæld danne endnu større systemer kaldet superklynger.

I deres undersøgelse brugte Tartu-astronomer data om galaksegrupper, deres lyseste galakser (såkaldte hovedgalakser) og deres omgivelser. Målet var at kombinere disse data for at se, om de kunne give ny information om den mulige klassificering af grupper af forskellig størrelse.

Undersøgelsen viste, at galaksegrupper og -hobe kan opdeles i to klasser med ret forskellige egenskaber. De fysiske processer, der påvirker dannelsen og udviklingen af ​​hovedgalakserne i grupper og klynger, er forskellige i rige og fattige grupper.

I arbejdet beskrev forskere gruppernes miljø på to forskellige måder. Først beskrev de det kosmiske væv i form af det generelle tæthedsfelt, med superklynger som de største højdensitetsområder og hulrum som lavdensitetsområderne. For det andet beregnede de afstanden fra den nærmeste filamentakse for hver galaksegruppe. Denne afstand viser, om gruppen er i en filament, tæt på eller langt væk fra filamenter.

Forskere opdelte galaksegruppernes hovedgalakser i galakser uden aktiv stjernedannelse (disse galakser er overvejende røde) og galakser, hvor stjernedannelse i øjeblikket er aktiv (unge stjerner giver disse galakser deres blå farve). De fandt dog også røde stjernedannende galakser blandt gruppernes hovedgalakser.

Ved at sammenligne hovedgalaksernes egenskaber i grupper med forskellig lysstyrke (eller rigdom), blev det fundet, at grupper falder i to hovedklasser - højlysstyrkegrupper og hobe, hvor næsten alle hovedgalakserne er ikke-stjernedannende røde galakser og dårlige grupper med lav lysstyrke, som kan have, udover dem uden aktiv stjernedannelse, også blå eller røde stjernedannende galakser som hovedgalakser.

Forskellene mellem grupper og klynger er ikke begrænset til lysstyrke - hver prøve kan opdeles i to baseret på en karakteristik. Derudover blev det fundet, at galaksegrupper og klynger med høj lysstyrke alle er placeret i filamenter i områder med høj tæthed.

Alle de lyseste og rigeste klynger er placeret i filamenter i superklynger. I modsætning hertil kan galaksegrupper med lav lysstyrke og enkeltgalakser findes overalt i det kosmiske net, inklusive i områder med lav tæthed - i hulrum, placeret i sparsomme filamenter eller endda ret langt væk fra filamenter. Interessant nok er lysstyrken i fattige galaksegrupper med det samme antal medlemmer meget højere i superhobe end uden for superhobe.

Undersøgelsen viste, at de dynamiske egenskaber for rige grupper med hovedgalakser, der ikke længere er stjernedannende, også adskiller sig fra grupper med hovedgalakser med aktiv stjernedannelse. I førstnævnte er hovedgalakserne for det meste placeret i gruppe- eller hobecentret, mens de stjernedannende hovedgalakser kan være ret langt fra gruppecentret.

Astronomer fandt ud af, at forholdet mellem stjernernes hastighedsspredninger af hovedgalakser og gruppehastighedsspredningerne, kendt fra tidligere undersøgelser, ikke holder i tilfælde af meget rige hobe, især i hobe med ikke-stjernedannende hovedgalakser.

At beskrive egenskaberne ved universets struktur, og hvordan de dannes og udvikler sig, er en af ​​kosmologiens grundlæggende opgaver. Resultaterne udvider vores forståelse af dannelsen og udviklingen af ​​galaksegrupper og -hobe og deres vigtigste galakser i det kosmiske net.

Rige galaksehobe kan kun dannes i områder, hvor den samlede tæthed af stof er tilstrækkelig høj, og hvor der er masser af gas, der er nødvendig for stjernedannelse. I sådanne regioner kan rige klynger sluttes til andre (lige så rige) grupper og klynger. I områder med lav tæthed (de nuværende tomme områder) kan der kun dannes ret fattige grupper, som er placeret ret langt fra hinanden, og der er derfor få fusioner.

Forskningsresultaterne tyder også på, at de fysiske processer, der påvirker dannelsen og udviklingen af ​​hovedgalakserne i grupper og klynger, er forskellige i rige og fattige grupper. Udviklingen af ​​enkeltgalakser og hovedgalakser i små grupper er hovedsageligt påvirket af processer i og omkring deres mørke stof-haloer; virkningen af ​​andre galakser og fjernere omgivelser (sammenlægninger af galaksegrupper osv.) er primært vigtig i rige klynger.

Undersøgelsen understregede også vigtigheden af ​​galaksesuperhobe som et unikt miljø for dannelsen og udviklingen af ​​galakser og galaksesystemer.

I at forske i galakser og galaksegrupper vil næste trin i arbejdsgruppen være at bruge de nye observationsdata, herunder data om meget svage galakser. Tartu Observatory deltager i en række sådanne observationsprogrammer.

Artiklen er publiceret i tidsskriftet Astronomy &Astrophysics .

Flere oplysninger: Maret Einasto et al., Galaksegrupper og -klynger og deres lyseste galakser i det kosmiske web, Astronomi &Astrofysik (2023). DOI:10.1051/0004-6361/202347504

Journaloplysninger: Astronomi og astrofysik

Leveret af Estonian Research Council