Οι φυσικοί απαντούν στο ερώτημα της απουσίας σπειροειδών γαλαξιών στο υπεργαλαξιακό επίπεδο

Οι αστροφυσικοί λένε ότι βρήκαν μια απάντηση στο γιατί οι σπειροειδείς γαλαξίες όπως ο δικός μας Γαλαξίας απουσιάζουν σε μεγάλο βαθμό από ένα μέρος του τοπικού μας σύμπαντος που ονομάζεται υπεργαλαξιακό επίπεδο.

Το υπεργαλαξιακό επίπεδο είναι μια τεράστια πεπλατυσμένη δομή που εκτείνεται σχεδόν σε ένα δισεκατομμύριο έτη φωτός και μέσα στην οποία είναι ενσωματωμένος ο δικός μας γαλαξίας, ο Γαλαξίας.

Ενώ το αεροπλάνο είναι γεμάτο από φωτεινούς ελλειπτικούς γαλαξίες, οι φωτεινοί γαλαξίες δίσκων με σπειροειδείς βραχίονες είναι αισθητά σπάνιοι.

Τώρα μια διεθνής ομάδα ερευνητών, με επικεφαλής το Πανεπιστήμιο του Durham, UK, και το Πανεπιστήμιο του Ελσίνκι, Φινλανδία, λέει ότι διαφορετικές κατανομές ελλειπτικών και δισκογαλαξιών προκύπτουν φυσικά λόγω διαφορετικών περιβαλλόντων, αντιθέσεων που βρίσκονται μέσα και έξω από το Αεροπλάνο.

Σε πυκνά σμήνη γαλαξιών που βρίσκονται στο υπεργαλαξιακό επίπεδο, οι γαλαξίες βιώνουν συχνές αλληλεπιδράσεις και συγχωνεύσεις με άλλους γαλαξίες. Αυτό μετατρέπει τους σπειροειδείς γαλαξίες σε ελλειπτικούς γαλαξίες – λείους γαλαξίες χωρίς εμφανή εσωτερική δομή ή σπειροειδείς βραχίονες – και οδηγεί στην ανάπτυξη υπερμεγέθων μαύρων τρυπών.

Από την άλλη πλευρά, μακριά από το επίπεδο, οι γαλαξίες μπορούν να εξελιχθούν σε σχετική απομόνωση, κάτι που τους βοηθά να διατηρήσουν τη σπειροειδή δομή τους.

Τα αποτελέσματα δημοσιεύονται στο περιοδικό Φυσική αστρονομία.

Ο Γαλαξίας είναι μέρος του υπεργαλαξιακού επιπέδου, το οποίο περιέχει πολλά ογκώδη σμήνη γαλαξιών και χιλιάδες μεμονωμένους γαλαξίες. Η συντριπτική πλειοψηφία των γαλαξιών που βρίσκονται εδώ είναι ελλειπτικοί γαλαξίες.

Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε τον υπερυπολογιστή προσομοίωσης SIBELIUS (Simulations Beyond the Local Universe), ο οποίος παρακολουθεί την εξέλιξη του σύμπαντος για 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια, από τις απαρχές του σύμπαντος έως τις «σήμερα».

Ενώ οι περισσότερες κοσμολογικές προσομοιώσεις θεωρούν τυχαία κομμάτια του σύμπαντος, τα οποία δεν μπορούν να συγκριθούν άμεσα με παρατηρήσεις, το SIBELIUS στοχεύει να αναπαράγει με ακρίβεια τις παρατηρούμενες δομές, συμπεριλαμβανομένου του υπεργαλαξιακού επιπέδου. Η τελική προσομοίωση είναι εντυπωσιακά συνεπής με τις παρατηρήσεις του σύμπαντος μας μέσω τηλεσκοπίων.

Ο συν-συγγραφέας της έρευνας, ο καθηγητής Carlos Frenk, καθηγητής Ogden της Θεμελιώδης Φυσικής στο Ινστιτούτο Υπολογιστικής Κοσμολογίας του Πανεπιστημίου Durham, δήλωσε: «Η κατανομή των γαλαξιών στο υπεργαλαξιακό επίπεδο είναι πράγματι αξιοσημείωτη.

«Αυτή είναι μια σπάνια αλλά όχι πλήρης ανωμαλία: η προσομοίωση μας αποκαλύπτει τις προσωπικές λεπτομέρειες του σχηματισμού γαλαξιών, όπως η μετατροπή των σπειρών σε ελλειπτικούς χάρη στις συγχωνεύσεις γαλαξιών.

«Επιπλέον, η προσομοίωση δείχνει ότι το τυπικό μας μοντέλο του σύμπαντος, που βασίζεται στην ιδέα ότι το μεγαλύτερο μέρος της μάζας του είναι ψυχρή σκοτεινή ύλη, μπορεί να αναπαράγει τις πιο αξιόλογες δομές στο σύμπαν, συμπεριλαμβανομένης της θεαματικής δομής της οποίας είναι μέρος ο Γαλαξίας. .”

Ο περίεργος διαχωρισμός σπειροειδών και ελλειπτικών γαλαξιών στο τοπικό σύμπαν, γνωστός από τη δεκαετία του 1960, εμφανίζεται έντονα σε μια πρόσφατη λίστα “κοσμικών ανωμαλιών” που συνέταξε ο διάσημος κοσμολόγος και νομπελίστας 2019 καθηγητής Jim Peebles.

Ο επικεφαλής συγγραφέας της έρευνας, ο Δρ Till Sawala, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Πανεπιστήμιο του Durham και στο Πανεπιστήμιο του Ελσίνκι, δήλωσε: «Τυχαία, προσκλήθηκα σε ένα συμπόσιο προς τιμήν του Jim Peebles τον περασμένο Δεκέμβριο στο Durham, όπου παρουσίασε το πρόβλημα στο το βιβλίο του. διάσκεψη.

“Και συνειδητοποίησα ότι είχαμε ήδη πραγματοποιήσει μια προσομοίωση που θα μπορούσε να έχει την απάντηση. Η έρευνά μας δείχνει ότι οι γνωστοί μηχανισμοί της εξέλιξης των γαλαξιών λειτουργούν επίσης σε αυτό το μοναδικό κοσμικό περιβάλλον.”

Οι προσομοιώσεις υπερυπολογιστών πραγματοποιήθηκαν στον υπερυπολογιστή Cosmology Machine (COSMA 8), που φιλοξενήθηκε από το Ινστιτούτο Υπολογιστικής Κοσμολογίας στο Πανεπιστήμιο του Durham για λογαριασμό του DiRAC High Performance Computing Facility του Ηνωμένου Βασιλείου, και στον υπερυπολογιστή Mahti του CSC στη Φινλανδία.