Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
By signing up, you agree to our Terms & Conditions and agree that Teknologiens Mediehus and the IDA Group may occasionally contact you regarding events, analyzes, news, offers, etc. by telephone, SMS and email. Newsletters and emails from Teknologiens Mediehus may contain marketing from marketing partners.
sarah pearson bloghoved med sarah i universet

Hvordan vokser små galakser? Få et indblik i det tidlige univers!

Forfatterne

De Magellanske Skyer

En stjerneklar nat på den sydlige halvkugle er alt der skal til for at se vores to smukke nabogalakser, Den Store og Den Lille Magellanske Sky (figur 1). De kaldes dværggalakser, fordi de indeholder et par procent af det antal stjerner, vi har i Mælkevejen. Astronomerne ved i dag, at de to dværggalakser tidligere har interageret med hinanden, men alligevel er de to galakser stadig omgivet af stor mystik. Forskerne har nemlig længe forsøgt at finde ud af, hvordan galakserne har udviklet sig frem til i dag. Det er langt sværere end det måske lyder, da den store tyngdekraft fra Mælkevejen har udtværet fodsporene fra dværggalaksernes fortid, og derfor gør det nærmest umuligt for astronomer at kortlægge dværggalaksernes opførsel frem til i dag.

Illustration: Figur 1: De Magellanske Skyer (nederst til højre). Foto: Gaia Data Processing and Analysis Consortium (DPAC) / A. Moitinho / A. F. Silva / M. Barros / C. Barata (Univ. of Lisbon, Portugal) / H. Savietto (Fork Research, Portugal).

Netop dværggalaksernes interaktion er vigtig for vores forståelse af, hvordan universets aller-første galakser blev skabt. Forskere mener nemlig, at de første galakser blev skabt i et sammenstød af mindre galakse. Det gør det ekstra vigtigt at studere galaksepar, der danser om hinanden på samme måde, pæcis som vores to nabogalakser gør det.

Hvordan kan vi knække koden?

I et nyt studie, som er ledet af undertegnede (Sarah Pearson), har forskere undersøgt to dværggalakser, NGC 4490 og NGC 4485. De minder meget om vores to nabogalakser, De Magellanske Skyer, men uden at være påvirket af en stor galakse som Mælkevejen.

Dværggalakserne ligger altså isoleret fra ydre påvirkninger, og det har gjort det nemmere for forskerne at undersøge de galaktiske fodspor. Studiet er under review i den britiske videnskabsjournal “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”. De to dværggalaksers isolerede miljø udgjorde det perfekte laboratorium for forskerne til at tilfredsstille deres undren over, hvordan De Magellanske Skyer ville have udviklet sig, hvis Mælkevejen ikke havde “ligget i vejen”. Ville vores nabogalakser have set anderledes ud, hvis de havde fået lov til at udvikle sig uden ydre påvirkning? Og hvilken betyding har dette for vores forståelse af universets første galakser?

Uforstyrrede dværggalakser er forskernes nøgle

Dværggalakserne NGC 4490 og NGC 4485 (hhv. stor og lille, se figur 2) ligger ca. 23 millioner lysår væk fra os her i Mælkevejen, der til sammenligning er ca. 100,000 lysår bred. Dværggalakserne er omgivet af en enorm gassky, der er mere end 160,000 lysår lang, og de minder meget om vores to nabogalakser. Dværggalakserne har omtrent samme masseforhold som De Magellanske Skyer (den store galakse er ca. otte gange større end den lille), og de har en bro af gas og stjerner mellem sig på samme måde, som De Magellanske Skyer har det. De er også omringet af en enorm mængde gas og minder om vores nabogalakser - blot uden en stor forstyrrende nabogalakse som Mælkevejen.

Illustration: Figur 2: Venstre: Gas omkring galakseparret. Højre: Stjerner i galakserne NGC 4490 (stor) og NGC 4485 (lille). Foto: Pearson et al 2018, MNRAS

Forskerne fandt i deres studie, at den mindste galakse for ca. 300 millioner år siden har pløjet igennem den store galakse, og at de to galakser vil smelte sammen til en galakse om ca. 370 millioner år: Det svarer til den tid, det tager vores egen solsystem at suse knap to gange rundt i Mælkevejen.

Resultaterne har de fundet ved at simulere dværggalaksernes opførsel på en computer. Netop fordi de to galakser ligger uforstyrret, og dermed ikke har ændret udseende fra for eksempel sammenstød med andre galakser, kan forskerne “nøjes” med at simulere, hvordan de to galakser påvirker hinanden. På den måde kan de nå frem til et computersimuleret billede, der er identisk med det “rigtige” observerede billede af galakserne. Når en stor galakse som Mælkevejen inkluderes i en simulering, bliver beregningerne let komplicerde og resultaterne kan blive meget usikre, hvilket er årsagen til, at der er så stor forsigtighed omkring netop denne type simuleringer.

Mælkevejens gas kan komme fra dværggalakserne

Studiet er det første af sin slags, hvor det lykkes forskere at matche computersimuleringer med observationer af et galaksesammenstød mellem to isolerede lavmasse galakser (se figur 3). De kan derfor nu udlede karakteristika om galakseparret. De fandt blandt andet at gassen, som ligger fordelt omkring de to dværggalakser, mest kommer fra den lille galakse (NGC 4485). Såfremt galaksen herefter forbliver i isolation, vil der derfor være en stor gassky efterladt i rummet og vil over flere millarder år falde tilbage mod efterladenskaberne af de to galaksers sammenstød.

Match
*Figur 3: Computersimularing af galaksesammenstødet mellem NGC 4490 (cyan) og NGC 4485 (magenta). HI gas observationer ses i gråskala (lysere pixels er højere densitet af gas). a) position af galakserne i dag som set på himmelen b) hastighed vs position c) position vs hastighed d) galaksersammenstødet set "oppefra". *

Dette er præcis, hvad forskerne mener er sket hos De Magellanske Skyer. Før de fik deres nuværende placering tæt ved Mælkevejen, havde de en enorm gassky omkring sig, som altså blev revet væk fra galakserne, da de nærmede sig Mælkevejen. Denne gas har man observeret som Den Magelanske Strøm, der ligger fordelt i Mælkevejens halo - altså området “over og under” den flade skivestruktur, som vores galakse er kendt for.

Forskerne finder også, at den enorme gasmængde rundt om galakserne vil forblive der i milliarder af år i fremtiden. Først til den tid vil gassen falde til ro i en tilbageblivende galakse, hvor gassen så kan “kick-starte” stjernedannelse. Dette vil også forklare, hvorfor man indtil nu har fundet gas-rige dværggalakser uden partnere og langt fra andre galakser. Tesen er, at galakserne har haft et sammenstød for længe siden og nu er ved at “spise” den omkringliggende gas igen.

Vi planlægger af udvide vores arbejde med lignende simuleringer for andre dværggalakser.

Om studiet

Link til den videnskabelige artikel her >>

Læs mere

SarahPearson
fik sin ph.d. i astrofysik fra Columbia University i 2018, hvor hun blandt andet forskede i mørkt stof, sammenstødende galakser og galaksers udvikling. Siden da er Sarah startet som Postdoctoral Research Fellow ved The Flatiron Institute's Center for Computational Astrophysics i august 2018. Hun er tidligere bachelor-studerende i fysik fra Københavns Universitet, hvorfra hun fik sin grad med specialisering i astrofysik i 2012. Udover forskning er Sarah en passioneret formidler og har derfor startet YouTube-kanalen 'Space with Sarah', hvor hun svarer på spørgsmål om rummet fra den brede befolkning i korte videoer.

Hej Sarah - Wauw for en animation, og tillykke med artiklen osv. Et lille tillægsspørgsmål fra mig, som nok viser hvor uvidende jeg er på området - simuleringen osv - er det udelukkende baseret på ren masse-tiltrækning iflg. Newton eller evt. lidt mere avanceret? .. eller er der også andre faktorer som skal I spil? (formodentlig partikel-friktion? … et øjensynligt meget vanskeligt område ift. at jeg kender lidt til tribologi). På forhånd tak for lidt yderligere information.

  • 2
  • 0

Hej Claus,

Tak, og tak for dit spørgsmål!

er det udelukkende baseret på ren masse-tiltrækning iflg. Newton eller evt. lidt mere avanceret? .. eller er der også andre faktorer som skal I spil? (formodentlig partikel-friktion? … et øjensynligt meget vanskeligt område ift. at jeg kender lidt til tribologi).

Ja i princippet er det kun tyngdekraften, der tages højde for i galaksesammenstødet. Da galakserne ikke bevæger sig med relativistiske hastigheder, behøver vi ikke at medregne rettelserne til Newtons love fra generel relativitetsteori.

Dog tager vi højde for at galakserne har en "udstrækning" og dermed ikke er "punktmasser ". Deres bane om hinanden henfalder, pga. det som vi kalder "dynamical friction". Vi simulerer altså galakserne som skiver af stjerne-partikler, som er omgivet af "mørk stof haloer", som også simuleres med partikler (dog fordelt mere sfærisk).

Jeg håber dette hjalp!

Mange hilsner,
Sarah

  • 4
  • 0

Hej Sarah - jo, mange tak for den der link til dynamisk friction (Chandrasekhar friction, sometimes called gravitational drag). Interessant koncept! Når bloggere går lidt i detaljen som her, eller som vi oplever med f.eks. Christian Bierlich, Jens Ramskov osv så er det med til at "efteruddanne" os andre læsere, også lidt på tværs af faggrupperne. Supert!

  • 6
  • 0

Når bloggere går lidt i detaljen som her, eller som vi oplever med f.eks. Christian Bierlich, Jens Ramskov osv så er det med til at "efteruddanne" os andre læsere, også lidt på tværs af faggrupperne. Supert!

Det er godt at høre:-)

Hvad er dine tanker om, hvad det rigtige niveau for detaljeringsgraden bør være? Og hvordan skal man prioritere, at de brede masser kan og gider læse med, over for at en mindre gruppe af semi-eksperter får ny viden?

Som bekendt gælder det, at "if you can't explain it simply, you don't understand it well enough", dvs. der er noget smukt ved meget overordnet at kunne forklare sin fysik/teknologi/opfindelse/koncept så stort set alle kan forstå det. Omvendt kan det også være ret lækkert at dele nogle af detaljerne - jeg kan i hvert fald godt lidt at skrive om disse på min egen blog, men jeg hører gerne, hvad ønsket mere generelt er.

  • 2
  • 0