Galakser
I 2015 registrerede systemet All Sky Automated Survey for SuperNovae (ASAS-SN) en hændelse, som fik betegnelsen ASSASSN-15lh. Den blev betegnet som den klareste supernova nogensinde, og den blev kategoriseret som en superlysende supernova, som skyldes at en ekstremt tung stjerne eksploderer som afslutning på sit aktive liv. Supernovaen var dobbelt så klar som den tidligere rekordindehaver, og da lyset toppede var det 20 gange klarere end hvad der i alt udsendes af lys fra hele Mælkevejen.
Et internationalt hold ledet af Giorgos Leloudas fra Weizmann Institute of Science, Israel, og Dark Cosmology Centre ved Københavns Universitet har nu observeret den fjerne galakse i større detalje. Galaksen, hvor eksplosionen skete, befinder sig omkring 4 milliarder lysår borte fra os, og nu har forskerne foreslået en ny forklaring på hændelsen.
"Vi har observeret lyskilden i 10 måneder efter hændelsen, og vores konklusion er, at forklaringen om en ekstremt klar supernova ikke er sandsynlig. Vor resultater tyder på, at hændelsen istedet sandsynligvis skyldes et hurtigt roterende supertungt sort hul, som har ødelagt en forholdsvis let stjerne," forklarer Leloudas.
I denne forklaringsmodel har de enorme tyngdekræfter fra et supertungt sort hul, som befinder sig i centrum at værtsgalaksen flået en sol-lignende stjerne i stykker, da den kom for tæt på. Det er det, som kaldes et tidal disruption event, - en hændelse, hvor tidevandskræfterne får overtaget. Det er noget, som hidtil kun er observeret omkring 10 gange. Under forløbet blev stjernen "spaghettificeret”, og choksammenstød i det kolliderende stof i forbindelse med den varme, som udvikles, når stoffet trækkes tættere på det sorte hul har ført til et kraftigt udbrud af lys. Det er det, der har fået det til at se ud, som om der var tale om en meget klar supernova, selvom stjernen i sig selv ikke har været tung nok til at kunne ende på den måde.
Forskerholdet bygger deres nye konklusioner på observationer foretaget med en række teleskoper på Jorden og i rummet. Iblandt dem var ESOs Very Large Telescope på Paranalobservatoriet, New Technology Telescope på La Sillaobservatoriet, og NASA/ESA Hubble Space Telescope. Observationerne ved NTT var del af projektet Public ESO Spectroscopic Survey of Transient Objects (PESSTO).
"Der er flere uafhængige aspekter ved observationerne, som antyder, at det, der skete virkelig var en tidevandshændelse og ikke en superlysstærk supernova," forklarer medforfatter Morgan Fraser fra University of Cambridge, UK (han er nu ansat ved University College, Dublin, Irland).
Nærmere bestemt, så har observationerne afsløret, at hændelsen foregik i tre adskilte faser i løbet af de ti måneder, hvor observationerne blev foretaget. Det, der er registreret ligner meget bedre det, som forventes ved en tidevandshændelse end ved en superlysstærk supernova. Desuden et stedet, hvor det skete, nemlig i en rød, tung og inaktiv galakse, ikke der, hvor man normalt ville forvente at se en superlysstærk supernovaeksplosion. De forekommer normalt i blå dværggalakser, hvor der sker stjernedannelse.
Selvom forskerne mener, at en supernova af denne type derfor er meget usandsynlig i dette tilfælde, er de dog klar over, at en klassisk hændelse, hvor en stjerne flås i stykker ikke fuldstændigt forklarer det observerede. Medlem af forskerholdet Nicholas Stone fra Columbia University forklarer videre: "Et supertungt sort hul, som ikke roterer, er ikke nok til at forklare den tidevandshændelse, som vi foreslår. Vi mener, at ASSASSN-15lh er en tidevandshændelse, men fra en helt særlig type sort hul."
Værtsgalaksens masse tyder på, at det supertunge sorte hul i centeret vejer mindst 100 millioner gange mere end Solen. Et så tungt sort hul vil normalt ikke være i stand til at ødelægge stjerner udenfor dets begivenhedshorisont (den grænse indenfor hvilken intet kan slippe væk på grund af tyngdekraftens størrelse). Men hvis det sorte hul er af en særlig type, som roterer hurtigt om sig selv - det, som kaldes et Kerr black hole - så er situationen en anden, og så gælder den nævnte grænse ikke.
"Selv med alle de data, vi har samlet ind, kan vi ikke sige med 100% sikkerhed, at ASSASSN-15lh var sådan en tidevandshændelse," konkluderer Leloudas, "men det er den langt mest sandsynlige forklaring."
Kilde: ESO
Galaksen NGC4388 i Virgo hoben er klassificeret som en spiralgalakse, har også alle den elliptiske galakses træk; er dens centrum faktisk mere en elliptisk galakse. Undersøgelser som omfattede tid med Hubble som tog dette billede, viser at den efter et sammenstød med nabogalaksen NGC 4388, er i færd med at blive en elliptisk galakse, efter et massivt starburst.
Kilde: Hubble Catches a Transformation in the Virgo Constellation
Nye røntgenobservationer af den fjerne galakse 3C438 og dens omgivende hob af ca. 2000 mindre galakser dokumenterer også netop disse varme gasser. De har vist at gasserne strækker sig 2,5 millioner lysår ud fra hobens centrum, og at chokbølgerne udbredes med en hastigheed på ikke mindre end 2.600 km/sekund!
Eftersom man kun har få af sådanne observationer er det et væsentligt bidrag til forståelsen af galaksehobenes dynamik
Kilde: Colliding Galaxy Clusters fra Harvard
Kilde: Tangled threads weave through cosmic oddity fra ESA
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.
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 >>