Astrophysiker sagen, sie hätten eine Antwort darauf gefunden, warum Spiralgalaxien wie unsere eigene Milchstraße in einem Teil unseres lokalen Universums, der Supergalaktischen Ebene, weitgehend fehlen.
Die Supergalaktische Ebene ist eine riesige, abgeflachte Struktur mit einem Durchmesser von fast einer Milliarde Lichtjahren, in die unsere eigene Milchstraßengalaxie eingebettet ist.
Während es in der Ebene von hellen elliptischen Galaxien wimmelt, sind helle Scheibengalaxien mit Spiralarmen auffällig selten.
Nun sagt ein internationales Forscherteam unter der gemeinsamen Leitung der Universität Durham (Großbritannien) und der Universität Helsinki (Finnland), dass aufgrund der kontrastierenden Umgebungen innerhalb und außerhalb der Ebene auf natürliche Weise unterschiedliche Verteilungen von elliptischen Galaxien und Scheibengalaxien entstehen.
In den dichten Galaxienhaufen auf der supergalaktischen Ebene kommt es zu häufigen Wechselwirkungen und Verschmelzungen von Galaxien mit anderen Galaxien. Dies verwandelt Spiralgalaxien in elliptische Galaxien – glatte Galaxien ohne erkennbare innere Struktur oder Spiralarme – und führt zum Wachstum supermassereicher Schwarzer Löcher.
Im Gegensatz dazu können sich Galaxien außerhalb der Ebene relativ isoliert entwickeln, was ihnen hilft, ihre Spiralstruktur zu bewahren.
Die Ergebnisse werden in der Zeitschrift veröffentlicht Naturastronomie.
Die Milchstraße ist Teil der Supergalaktischen Ebene, die mehrere massereiche Galaxienhaufen und Tausende einzelner Galaxien enthält. Die überwiegende Mehrheit der hier gefundenen Galaxien sind elliptische Galaxien.
Das Forschungsteam nutzte die Supercomputersimulation SIBELIUS (Simulationen jenseits des lokalen Universums), die die Entwicklung des Universums über 13,8 Milliarden Jahre vom frühen Universum bis heute verfolgt.
Während die meisten kosmologischen Simulationen zufällige Teile des Universums berücksichtigen, die nicht direkt mit Beobachtungen verglichen werden können, zielt SIBELIUS darauf ab, die beobachteten Strukturen, einschließlich der supergalaktischen Ebene, präzise zu reproduzieren. Die endgültige Simulation stimmt bemerkenswert gut mit Beobachtungen unseres Universums durch Teleskope überein.
Der Mitautor der Studie, Professor Carlos Frenk, Ogden-Professor für Grundlagenphysik am Institut für Computerkosmologie der Universität Durham, sagte: „Die Verteilung der Galaxien in der supergalaktischen Ebene ist in der Tat bemerkenswert.“
„Es ist selten, aber keine vollständige Anomalie: Unsere Simulation enthüllt die intimen Details der Entstehung von Galaxien, wie zum Beispiel die Umwandlung von Spiralen in Ellipsen durch Galaxienverschmelzungen.“
„Darüber hinaus zeigt die Simulation, dass unser Standardmodell des Universums, das auf der Idee basiert, dass der größte Teil seiner Masse aus kalter dunkler Materie besteht, die bemerkenswertesten Strukturen im Universum reproduzieren kann, einschließlich der spektakulären Struktur, zu der die Milchstraße gehört.“ “
Die eigentümliche Trennung von Spiral- und elliptischen Galaxien im lokalen Universum, die seit den 1960er Jahren bekannt ist, spielt in einer aktuellen Liste „kosmischer Anomalien“, die vom renommierten Kosmologen und Nobelpreisträger des Jahres 2019, Professor Jim Peebles, zusammengestellt wurde, eine herausragende Rolle.
Forschungsleiter Dr. Till Sawala, Postdoktorand an der Durham University und der Universität Helsinki, sagte: „Durch Zufall wurde ich letzten Dezember zu einem Symposium zu Ehren von Jim Peebles in Durham eingeladen, wo er das Problem in seinem Vortrag vorstellte.“ Vorlesung.
„Und mir wurde klar, dass wir bereits eine Simulation abgeschlossen hatten, die die Antwort enthalten könnte. Unsere Forschung zeigt, dass die bekannten Mechanismen der Galaxienentwicklung auch in dieser einzigartigen kosmischen Umgebung funktionieren.“
Die Supercomputersimulationen wurden auf dem Supercomputer Cosmology Machine (COSMA 8) durchgeführt, der vom Institute for Computational Cosmology der Durham University im Auftrag der britischen DiRAC High-Performance Computing-Einrichtung betrieben wird, und auf dem Mahti-Supercomputer von CSC in Finnland.
Mehr Informationen:
Deutliche Verteilungen elliptischer Galaxien und Scheibengalaxien über den lokalen Superhaufen als ΛCDM-Vorhersage, Naturastronomie (2023). DOI: 10.1038/s41550-023-02130-6