Astrofizikçiler, Yerel Evrenimizin yoğun bir bölgesi olan Süpergalaktik Düzlemde Samanyolu gibi sarmal galaksilerin neden nadir olduğunu keşfettiler. Durham Üniversitesi ve Helsinki Üniversitesi tarafından yürütülen araştırma, SIBELIUS süper bilgisayar simülasyonunu kullanarak Düzlemdeki yoğun kümelerdeki galaksilerin sıklıkla birleşerek sarmal galaksileri eliptik galaksilere dönüştürdüğünü gösterdi. Teleskop gözlemleriyle uyumlu olan ve Evrenin standart modelini destekleyen bu bulgu, galaksi dağılımıyla ilgili uzun süredir devam eden kozmik anormalliğin açıklanmasına yardımcı oluyor.
Astrofizikçiler sarmal galaksilerin neden bizimkine benzediğine dair bir cevap bulduklarını söylüyorlar Samanyolu Yerel Evrenimizin Süpergalaktik Düzlem adı verilen bir kısmında büyük ölçüde eksiktir.
Süpergalaktik Düzlem, Samanyolu galaksimizin de içinde bulunduğu, yaklaşık bir milyar ışıkyılı boyunca uzanan devasa, düzleştirilmiş bir yapıdır.
Düzlem parlak eliptik gökadalarla doluyken, sarmal kolları olan parlak disk gökadalar dikkat çekici derecede azdır.
Şimdi, Birleşik Krallık’taki Durham Üniversitesi ve Finlandiya’daki Helsinki Üniversitesi’nin ortak liderliğindeki uluslararası bir araştırma ekibi, Düzlem’in içinde ve dışında bulunan zıt ortamlardan dolayı eliptik ve disk gökadaların farklı dağılımlarının doğal olarak ortaya çıktığını söylüyor.
Eliptik bir galaksiyi (solda) ve sarmal bir galaksiyi (sağda) gösteren bu görüntü, James Webb Uzay Teleskobu’ndan gelen yakın kızılötesi ışığı ve Hubble Uzay Teleskobu’ndan gelen morötesi ve görünür ışığı içermektedir. Katkıda bulunanlar: NASA, ESA, CSA, Rogier Windhorst (ASU), William Keel (Alabama Üniversitesi), Stuart Wyithe (Melbourne Üniversitesi), JWST PEARLS Ekibi, Alyssa Pagan (STScI)
Yoğun Kümelerdeki Gökada Evrimi
Süpergalaktik Düzlemde bulunan yoğun galaksi kümelerinde galaksiler, diğer galaksilerle sık sık etkileşim ve birleşme yaşarlar. Bu, sarmal gökadaları eliptik gökadalara (görünürde iç yapısı veya sarmal kolları olmayan pürüzsüz gökadalar) dönüştürür ve süper kütleli kara deliklerin büyümesine yol açar.
Buna karşılık, Düzlem’den uzakta galaksiler göreceli izolasyon içinde gelişebilirler, bu da onların sarmal yapılarını korumalarına yardımcı olur.
Yenilikçi Simülasyonlar ve Temel Bulgular
Bulgular dergide yayınlandı Doğa Astronomi.
Samanyolu, birkaç büyük galaksi kümesini ve binlerce bireysel galaksiyi içeren Süpergalaktik Düzlem’in bir parçasıdır. Burada bulunan galaksilerin büyük çoğunluğu eliptik galaksilerdir.
Araştırma ekibi, Evrenin erken evrelerinden günümüze kadar 13,8 milyar yıl boyunca evrimini takip eden SIBELIUS (Yerel Evrenin Ötesindeki Simülasyonlar) süper bilgisayar simülasyonunu kullandı.
2MASS araştırmasında (sol panel) gözlemlenen ve SIBELIUS simülasyonunda (sağ panel) çoğaltılan, Yerel Evrendeki en parlak gökadaların dağılımı. Her iki panel de süpergalaktik koordinatlarda yaklaşık 100 Megaparsek’e (Mpc) kadar olan projeksiyonları göstermektedir. Neredeyse dikey olan boş şerit, gökyüzünün kendi Samanyolu galaksimizin arkasında saklı olan bölgesini temsil ediyor. Simülasyon, Yerel Evrende görülen yapıları doğru bir şekilde yeniden üretir. Kredi bilgileri: Dr Till Sawala
Çoğu kozmolojik simülasyon, Evrenin doğrudan gözlemlerle karşılaştırılamayan rastgele parçalarını dikkate alırken, SIBELIUS, Süpergalaktik Düzlem de dahil olmak üzere gözlemlenen yapıları tam olarak yeniden üretmeyi amaçlamaktadır. Son simülasyon, Evrenimizin teleskoplar aracılığıyla gözlemlenmesiyle oldukça tutarlıdır.
Araştırmanın Katkıları ve Etkileri
Durham Üniversitesi Hesaplamalı Kozmoloji Enstitüsü’nde Ogden Temel Fizik Profesörü olan araştırmanın ortak yazarı Profesör Carlos Frenk şunları söyledi: “Süpergalaktik Düzlemdeki galaksilerin dağılımı gerçekten dikkat çekicidir.
“Bu nadir görülen bir durum ama tam bir anormallik değil: simülasyonumuz galaksilerin birleşmesiyle spirallerin eliptiklere dönüşmesi gibi galaksilerin oluşumunun en ince detaylarını ortaya koyuyor.
“Ayrıca simülasyon, kütlesinin çoğunun soğuk karanlık madde olduğu fikrine dayanan standart Evren modelimizin, Samanyolu’nun da bir parçası olduğu muhteşem yapı da dahil olmak üzere Evrendeki en dikkat çekici yapıları yeniden üretebildiğini gösteriyor. ”
Yerel Evrendeki sarmal ve eliptik gökadaların 1960’lardan bu yana bilinen tuhaf ayrılığı, ünlü kozmolog ve 2019 Nobel ödüllü Profesör Jim Peebles tarafından derlenen yakın tarihli “kozmik anormallikler” listesinde belirgin bir şekilde öne çıkıyor.
Durham Üniversitesi ve Helsinki Üniversitesi’nde doktora sonrası araştırmacı olan araştırma başyazarı Dr. Till Sawala şunları söyledi: “Tesadüf eseri, geçen Aralık ayında Durham’da Jim Peebles onuruna düzenlenen bir sempozyuma davet edildim ve orada sorunu kendi makalesinde sundu. ders.
“Ve cevabı içerebilecek bir simülasyonu zaten tamamladığımızı fark ettim. Araştırmamız, galaksi evriminin bilinen mekanizmalarının bu eşsiz kozmik ortamda da çalıştığını gösteriyor.”
Referans: Till Sawala, Carlos Frenk, Jens Jasche, Peter H. Johansson ve Guilhem Lavaux tarafından yazılan “Bir ΛCDM tahmini olarak Yerel Üstküme boyunca eliptik ve disk gökadaların farklı dağılımları”, 20 Kasım 2023, Doğa Astronomi.
DOI: 10.1038/s41550-023-02130-6
Süper bilgisayar simülasyonları, İngiltere’nin DiRAC Yüksek Performanslı Bilgi İşlem tesisi adına Durham Üniversitesi Hesaplamalı Kozmoloji Enstitüsü’nün barındırdığı Kozmoloji Makinesi (COSMA 8) süper bilgisayarında ve CSC’nin Finlandiya’daki Mahti süper bilgisayarında gerçekleştirildi.
Araştırma, Avrupa Araştırma Konseyi, Finlandiya Akademisi ve Birleşik Krallık Bilim ve Teknoloji Tesisleri Konseyi tarafından finanse edildi.