Galakser

Indenfor det seneste års tid har forskerne observeret nogle særligt ultra-diffuse lyssvage galakser. Galakserne er lige så lyssvage som dværggalakser, men i udbredelse er de lige så store som Mælkevejen. Det har været et mysterium, hvordan galakser kunne være så lyssvage, det vil sige, at de indeholder op til 1000 gange færre stjerner end Mælkevejen og samtidigt være lige så store. Nu viser ny forskning fra blandt andet Niels Bohr Institutet, at hvis der sker en masse stjerneeksplosioner (supernovaer) under stjernedannelsesprocessen, kan det bevirke, at både stjernerne og det mørke stof skubbes udad og får galaksens omfang til ekspandere. Resultaterne er publiceret i det videnskabelige tidsskrift, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Oxford University Press.

Forskerne har observeret nogle ultra-diffuse, lyssvage galakser. Galakserne er lige så lyssvage som dværggalakser, men i udbredelse er de lige så store som Mælkevejen. Ny forskning viser, at hvis der sker en masse stjerneeksplosioner (supernovaer) under stjernedannelsesprocessen, kan det bevirke, at både stjernerne og det mørke stof blæses udad og får galaksens omfang til ekspandere. Det, at galaksen spredes over et større område gør, at den bliver mere diffus og uklar. På billedet ses to simulerede ultra-diffuse galakser sat ind på et baggrundsbillede af galakser fra Hubble Space Teleskopet. (Credit: Arianna Di Cintio, Chris Brook, NIHAO simulations and Hubble Space Telescope).
Galakser er gigantiske samlinger af stjerner, gas og såkaldt mørkt stof. De mindste galakser indeholder nogle få millioner stjerner, mens de største kan indeholde flere hundrede milliarder stjerner. De første stjerner opstod allerede i det meget tidlige univers ca. 200 millioner år efter Big Bang af gasserne brint og helium. Disse kæmpe skyer af gas og støv trækker sig sammen og til sidst er gassen så kompakt, at trykket opvarmer stoffet, så der opstår glødende gaskugler, nye stjerner er født. Stjernerne er samlet i galakser, hvoraf de første var en slags babygalakser.

Astronomernes teori er, at babygalakserne gradvist voksede sig større og mere massive ved hele tiden at danne nye stjerner og ved at støde sammen med nabogalakser og danne nye, større galakser. De største galakser i vore dages univers skal på den måde have været under konstant opbygning gennem hele universets historie. Jorden og vores solsystem befinder sig en stor galakse, Mælkevejen.

Den nyopdage Dragonfly17 sammenlignet med M31
Den nyopdage Dragonfly17 sammenlignet med M31
Men de nyopdagede, ultra-diffuse lyssvage galakser var svære at klassificere, og mens nogle forskere mente, at de diffuse galakser blot var sædvanlige, store galakser med milliarder af stjerner, mente andre, at det drejede sig om sædvanlige dværggalakser. Genskaber galakser.

Men et forskningsprojekt ledet af forskere fra Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet i samarbejde med New York University, Abu Dhabi har ved hjælp af avancerede computersimuleringer været i stand til at genskabe de egenskaber, som er blevet observeret.

”Ved at genskabe over 100 galakser har vi vist, at når der undervejs i stjernedannelsesprocessen samtidigt sker en masse stjerneeksplosioner (supernovaer) kan det bevirke, at både galaksens stjerner og det mørke stof, skubbes udad og får galaksens omfang til at ekspandere. Når der er et mindre antal stjerner på et udvidet område betyder det, at galaksen bliver lyssvag og diffus og dermed svær at observere med teleskoper”, forklarer Arianna Di Cintio, ph.d. i astrofysik, Dark Cosmology Centre på Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet, som har ledet af forskningen.

Hun fortæller, at den mekanisme, som får stjernerne til at bevæge sig væk fra centret, er den samme, som er i stand til at skabe områder med lavere tæthed af mørkt stof. De mange stjerneeksplosioner (supernovaer) er så kraftfulde, at de blæser gassen udad i galaksen. Det resulterer i, at både det mørke stof og stjernerne bevæger sig udad, så galaksens omfang ekspanderer. Det, at galaksen spredes over et større område gør, at den bliver mere mere diffus og uklar.

”Hvis vi kan genskabe ultra-diffuse galakser med computersimuleringer beviser det, at vi er på rette vej med vores kosmologiske model. Vi forudser derfor, at der befinder sig ultra-diffuse galakser allevegne – ikke kun i galaksehobe. De er domineret af mørkt stof, og kun nogle få procent af deres indhold består af gas og stjerner, og det vigtigste er, at de er dværggalakser med en total masse på kun omkring 60 gange mindre end en stor spiralgalakse, hvilket vil sige betydeligt mindre end en stor galakse som Mælkevejen” siger Arianna Di Cintio.

Forskerne forventer yderligere, at blandt de mere enkeltliggende ultra-diffuse galakser, vil de største kunne indeholde mere gas. De indleder derfor et tæt samarbejde med forskergrupper, som udfører observationer af store gas-rige galaksehobe for at få bekræftet disse teorier.

”Det vil åbne et helt nyt vindue til galakse-dannelse – der kan være tusindvis af ultra-diffuse lyssvage galakser, der bare venter på at blive opdaget”, siger Arianna Di Cintio, som ser frem til at finde ud af deres indhold af grundstoffer, mængde af stjerner og hvordan de overlever i galaksehobe.

Se Monthly Notices of the Royal Astronomical Society >>

Den rekordlille dværggalakse Virgo I
Den rekordlille dværggalakse Virgo I
Mælkevejen er omgivet af godt 50 mindre irregulære galakser, hvoraf de 40 er små svage diffuse galakser.
Nu har man fundet en ny, men ekstremt lille galakse, med en absolut visuel lysstyrke på kun -0,8. Til sammenligning er de andre små følgegalakser magnitude -8. Dermed er den nye lille galakse under 1/600 så klar som sine "søskendegalakser" om Mælkevejen!
Den nye galakse som er døbt 'Virgo I' er opdaget med 10m Subaru teleskopet, mens de andre er fundet med mindre Widefield teleskoper, så der kan mao. være mange lignende små-galakser om Mælkevejen.
Når Virgo karakteriseres som en galakse til trods for sin svage lysstyrke., skyldes det at den er ret spredt - ca 124lysår i diameter og ligger 280.000 lysår fra os.

Kilde: Record-breaking Faint Satellite Galaxy of the Milky Way Discovered fraSubaru observatoriet
Galaksen NGC5523s kerne
Galaksen NGC5523s kerne
Spiralgalaksen NGC 5523 ligger ret ensomt ca. 3 mio lysår fra nærmeste nabogalakse. Den har interesseret astronomer en del, fordi man har karakteriseret den som en galakse som har været upåvirket af andre galakser. Men en ny undersøgelse viser at dens kerne er forskudt fra dens spiral-skive, på en måde der antyder at den kan være resultatet af en galaksekollision. Eftersom man har studeret både den og mange andre ensomt beliggende galakser, ud fra en antagelse om at de har været upåvirkede, kan den ændre synet på galaksers "naturlige" udvikling af spiraler, når de ikke påvirkes af sammenstød og andre galakser.

Kilde: NGC 5523: An Isolated Product of Soft Galaxy Mergers? på arXiv
spiralgalakser
spiralgalakser
Det er en universel lov at galaksers rotation udelukkende er styret af det synlige stof i skiven, uanset hvor meget eller lidt inert mørkt stof der er imellem galaksearmene. Den sammenhæng har man fundet i alle typer galakser. Det er først nu man har kunnet lave tilstrækkeligt detaljerede observationer og n-punkts simulationer til at vise sammenhængen med tilstrækkelig overbevisning til at kunne simulere og dokumentere sammenhængen.

LÆS hele indlægget på APS Physics
Alle galakser har et sort hul i centrum, som kan identificeres som klare røntgenkilder. Men nogle lyser mere end andre og enkelte som kaldes AGN (Active Galactic Nuclei), endda rigtigt meget. AGN'er kommer i 2 typer, afhængigt af strålingens egenskaber, hvor den ene type typisk er klarere end den anden: Forskellen på de 2 menes at afhænge af dels hvor meget stof de fodres med og dels kan de være gemt i tætte støvskyer.

De sidste 30år hvor man har studeret galakser i røntgenlys, har man set AGN'er skifte type og blusse op, for så at falde til ro igen i løbet af årtier, som jo kun er et øjeblik astronomisk set.

Men en af de mest bemærkelsesværdige er galaksen Markarian 1018's AGN, som i løbet af 1980'erne skiftede fra svag til meget klar, hvorefter den faldt hen og blussede op igen. Nye studier af Markarian 1018AGN, viser at den er faldet til kun 1/8 fra 2010 til 2016!

Studier med både Chandra Røntgen rumteleskopet og Hubble viser nu at det skyldes udsultning; Den får bare ikke støv og gaser nok længere.

Kilde: Chandra Missionpages hos NASA