„Kosmische Anomalie“ – Wissenschaftler lösen jahrzehntealtes supergalaktisches Rätsel

Warum ist die supermassereiche Galaxienebene hauptsächlich mit einer Galaxienart gefüllt? Dieses langjährige astronomische Rätsel könnte endlich gelöst werden.

Die Milchstraße Die Galaxie, unsere kosmische Heimat, liegt in einem riesigen Gebiet, das als lokaler Superhaufen bekannt ist. Diese massive Struktur umfasst viele massive Galaxienhaufen und viele einzelne Galaxien. Der Superhaufen hat eine pfannkuchenartige Formation und erstreckt sich über eine Breite von fast einer Milliarde Lichtjahren, was ihm den Titel galaktische Superebene einbringt.

Die meisten Galaxien im Universum lassen sich in zwei Kategorien einteilen: erstens elliptische Galaxien, die größtenteils aus alten Sternen bestehen und typischerweise sehr massereiche zentrale Schwarze Löcher enthalten, und zweitens aktive sternbildende Scheibengalaxien mit einer Spiralstruktur ähnlich der Milch Weg. Methoden. Beide Arten von Galaxien kommen auch im Lokalen Superhaufen vor, aber während es in der supergalaktischen Ebene von hellen elliptischen Galaxien wimmelt, fehlen helle Scheibengalaxien auffällig.

Kosmische Anomalien stellen das Standardmodell der Kosmologie in Frage

Diese seltsame Trennung von Galaxien im lokalen Universum, die seit den 1960er Jahren bekannt ist, nimmt in einer aktuellen Liste „kosmischer Anomalien“, die der renommierte Kosmologe und Nobelpreisträger von 2019 Jim Peebles zusammengestellt hat, eine herausragende Rolle ein.

Nun scheint ein internationales Team unter der Leitung der Astrophysiker Till Sawalla und Peter Johansson von der Universität Helsinki eine Erklärung gefunden zu haben. In einem Artikel veröffentlicht in NaturastronomieEs zeigt, wie die unterschiedliche Verteilung von elliptischen Galaxien und Scheibengalaxien auf natürliche Weise aufgrund der unterschiedlichen Umgebungen innerhalb und außerhalb der galaktischen Superebene entsteht.

In der supergalaktischen Ebene, die im Bild auf dem Äquator liegt, kommt es zu häufigen Wechselwirkungen und Verschmelzungen von Galaxien, was zur Bildung massereicher elliptischer Galaxien führt. Im Gegensatz dazu entwickeln sich Galaxien, die weit von der Ebene entfernt sind, relativ isoliert, sodass sie ihre scheibenartige Struktur beibehalten können. Bildnachweis: Sogar Swala

„In dichten Galaxienhaufen, die sich auf der Ebene supermassereicher Galaxien befinden, kommt es zu häufigen Wechselwirkungen und Verschmelzungen der Galaxien, was zur Bildung elliptischer Galaxien und zum Wachstum supermassereicher Schwarzer Löcher führt. Im Gegensatz dazu können sich Galaxien außerhalb der Ebene relativ isoliert entwickeln.“ was ihnen hilft, ihre helikale Struktur beizubehalten.

Bei ihrer Arbeit nutzte das Team die Sibelius-Simulation (lokale metakosmische Simulation), die die Entwicklung des Universums über 13,8 Milliarden Jahre vom frühen Universum bis zur Gegenwart nachzeichnet. Es lief auf Supercomputern in England und auf dem Supercomputer CSC Mahti in Finnland.

Implikationen und zukünftige Richtungen in der Kosmologie

Während die meisten ähnlichen Simulationen zufällige Teile des Universums berücksichtigen, die nicht direkt mit Beobachtungen verglichen werden können, zielt die Simulation von Sibelius darauf ab, beobachtete Strukturen, einschließlich eines lokalen Superhaufens, genau zu reproduzieren. Das endgültige Simulationsergebnis stimmt bemerkenswert gut mit den Beobachtungen überein.

„Durch Zufall wurde ich letzten Dezember zu einem Symposium zu Ehren von Jim Peebles eingeladen, wo er das Problem in seinem Vortrag vorstellte. „Mir wurde klar, dass wir bereits eine Simulation abgeschlossen hatten, die die Antwort enthalten könnte“, kommentiert Till Soala. „Unsere Forschung zeigt, dass bekannte Mechanismen der Galaxienentwicklung auch in dieser einzigartigen kosmischen Umgebung funktionieren.“

Neben der Fakultät für Physik befindet sich auf dem Kumbulla-Campus der Universität Helsinki eine große Skulptur, die die Verteilung der Galaxien im lokalen Superhaufen veranschaulicht. Sie wurden vor 20 Jahren vom britischen Kosmologen Carlos Frenk, einem der Co-Autoren dieser neuen Studie, eröffnet. „Die Verteilung der Galaxien im lokalen Superhaufen ist wirklich faszinierend“, sagt Frink über die neuen Ergebnisse. „Aber es ist keine Anomalie: Unsere Ergebnisse zeigen, dass unser Standardmodell der Dunklen Materie die erstaunlichsten Strukturen im Universum erzeugen kann.“

Referenz: „Deutliche Verteilungen elliptischer Galaxien und Scheibengalaxien im gesamten lokalen Superhaufen als Vorhersage von ΛCDM“ von Till Sawalla, Carlos Frink, Jens Jaschi, Peter H. Johansson und Guillem Lavaux, 20. November 2023, Naturastronomie.
doi: 10.1038/s41550-023-02130-6