„Kozmická anomália“ – Vedci riešia desaťročia starú supergalaktickú záhadu

Prečo je obrovská supergalaktická rovina vyplnená primárne jediným typom galaxie? Táto dlhotrvajúca astronomická záhada môže byť konečne vyriešená.

Galaxia Mliečna dráha, náš kozmický domov, leží v obrovskom priestore známom ako Miestna superkopa. Táto obrovská štruktúra obsahuje početné veľké kopy galaxií a mnoho jednotlivých galaxií. Nadkopa, ktorá sa vyznačuje svojou konfiguráciou podobnou palacinkám, sa rozprestiera na šírku približne miliardy svetelných rokov, čím si vyslúžila prezývku supergalaktická rovina.

Väčšina galaxií vo vesmíre spadá do jednej z dvoch kategórií: po prvé, eliptické galaxie, ktoré sú zložené väčšinou zo starých hviezd a zvyčajne obsahujú extrémne masívne centrálne čierne diery, a po druhé, aktívne hviezdotvorné diskové galaxie, ktoré majú špirálovitý tvar. podobná štruktúra podobná štruktúre galaxie. Spôsoby. Oba typy galaxií sa nachádzajú aj v miestnych superkopách, no zatiaľ čo supergalaktická rovina je vyplnená jasnými eliptikami, jasné diskové galaxie nápadne chýbajú.

Kozmická anomália spochybňuje štandardný model kozmológie

Táto zvláštna separácia galaxií v miestnom vesmíre, známa od 60. rokov minulého storočia, figuruje na poprednom mieste v nedávnom zozname „kozmických anomálií“, ktorý zostavil renomovaný kozmológ a nositeľ Nobelovej ceny za rok 2019 Jim Peebles.

Teraz medzinárodný tím pod vedením astronómov Tilla Savalu a Petra Johanssona z Helsinskej univerzity našiel vysvetlenie. V článku uverejnenom v prírodná astronómiaUkazujú, ako rôzne distribúcie eliptických a diskových galaxií prirodzene vznikajú v dôsledku rôznych prostredí vo vnútri a mimo supergalaktickej roviny.

V supergalaktickej rovine, ktorá leží na rovníku obrázku, galaxie zažívajú časté interakcie a zlučovanie, čím vznikajú obrovské eliptické galaxie. Naproti tomu galaxie vzdialené od roviny sa vyvíjajú v relatívnej izolácii, čo im umožňuje zachovať ich diskovú štruktúru. S láskavým dovolením: Sawala Tak

„V hustých kopách galaxií, ktoré sa nachádzajú v supergalaktickej rovine, galaxie zažívajú časté interakcie a zlúčenie, čo vedie k vytvoreniu eliptických útvarov a rastu supermasívnych čiernych dier. „Naproti tomu galaxie mimo roviny sa môžu vyvíjať v relatívnej izolácii, čo im pomáha zachovať ich špirálovitú štruktúru,“ hovorí Till Savala.

Pri svojej práci tím použil simuláciu SIBELIUS (Simulations Beyond the Local Universe), ktorá sleduje vývoj vesmíru počas 13,8 miliardy rokov, od raného vesmíru až po súčasnosť. Bežalo sa na superpočítači v Anglicku a na superpočítači Mahti od CSC vo Fínsku.

Dôsledky a budúce smery v kozmológii

Zatiaľ čo väčšina podobných simulácií zvažuje náhodné miesta vo vesmíre, ktoré nemožno priamo porovnávať s pozorovaniami, simulácie Sibelius sa zameriavajú na presnú reprodukciu pozorovaných štruktúr, vrátane lokálneho superklastra. Konečný výsledok simulácie je pozoruhodne v súlade s pozorovaniami.

„Zhodou okolností som bol minulý rok v decembri pozvaný na sympózium na počesť Jima Peeblesa, kde tento problém prezentoval vo svojej prednáške. A uvedomil som si, že sme už dokončili simuláciu, ktorá by mohla obsahovať odpoveď,“ komentuje Till Savla. „Náš výskum ukazuje, že známe mechanizmy vývoja galaxií fungujú aj v tomto jedinečnom kozmickom prostredí.“

V areáli Kumpula Helsinskej univerzity, vedľa katedry fyziky, je veľká socha zobrazujúca rozloženie galaxií v Miestnom superkope. Pred 20 rokmi ju objavil britský kozmológ Carlos Frank, jeden zo spoluautorov novej štúdie. „Rozloženie galaxií v miestnej nadkope je skutočne pozoruhodné,“ hovorí Frank o nových výsledkoch. „Ale to nie je žiadna anomália: Náš výsledok ukazuje, že náš štandardný model temnej hmoty môže vytvoriť niektoré z najpozoruhodnejších štruktúr vo vesmíre.“

Referencia: „Charakteristická distribúcia eliptických a diskových galaxií v lokálnej superkope ako ΛCDM predpoveď“ od Till Savala, Carlos Franck, Jens Jasche, Peter H. Johansson a Guilhem Lavaux, 20. novembra 2023, prírodná astronómia,
DOI: 10.1038/s41550-023-02130-6