Warum sind die riesigen supergalaktischen Ebenen hauptsächlich mit einer einzigen Galaxienart gefüllt? Dieses langjährige astronomische Rätsel könnte endlich gelöst werden.Die Milchstraße, unsere kosmische Heimat, liegt in einer riesigen Landfläche, die als Lokaler Galaxien-Superhaufen bekannt ist. Dieses riesige Gebilde umfasst unzählige riesige Galaxienhaufen und zahlreiche Einzelgalaxien. Superhaufen zeichnen sich durch ihre pfannkuchenartige Konfiguration aus und haben einen Durchmesser von fast 1 Milliarde Lichtjahren, daher der Name supergalaktische Ebene.
Die meisten Galaxien im Universum lassen sich in zwei Kategorien einteilen: Die erste sind elliptische Galaxien, die hauptsächlich aus alten Sternen bestehen und oft extrem massereiche zentrale Schwarze Löcher enthalten; Bei den zweiten handelt es sich um aktive sternbildende Scheibengalaxien mit einer Spiralstruktur ähnlich der Milchstraße. Diese beiden Arten von Galaxien gibt es auch im lokalen Superhaufen, aber während die supergalaktische Ebene mit hellen elliptischen Galaxien gefüllt ist, gibt es einen deutlichen Mangel an hellen Scheibengalaxien.
Die Existenz dieser seltsamen Galaxientrennung in unserem Universum ist den Menschen seit den 1960er Jahren bekannt und sie steht an prominenter Stelle in einer Liste „kosmischer Anomalien“, die kürzlich von Jim Peebles, einem berühmten Kosmologen und Nobelpreisträger von 2019, zusammengestellt wurde.
Nun scheint ein internationales Team unter der Leitung der Astrophysiker Till Sawala und Peter Johansson von der Universität Helsinki eine Erklärung gefunden zu haben. In einem in Nature Astronomy veröffentlichten Artikel zeigen sie, wie die unterschiedlichen Verteilungen von elliptischen Galaxien und Scheibengalaxien auf natürliche Weise aufgrund unterschiedlicher Umgebungen innerhalb und außerhalb der supergalaktischen Ebene entstehen.
„In dichten Galaxienhaufen auf der supergalaktischen Ebene interagieren und verschmelzen Galaxien häufig, bilden elliptische Galaxien und wachsen supermassereiche Schwarze Löcher. Im Gegensatz dazu können sich Galaxien weit entfernt von der supergalaktischen Ebene in relativ isolierten Umgebungen entwickeln, was ihnen hilft, ihre Spiralstruktur aufrechtzuerhalten“, sagte Tiel-Zavala.
Bei ihrer Arbeit nutzte das Team die SIBELIUS-Simulation (Simulation Beyond the Local Universe), die die Entwicklung des Universums vom frühen Universum bis zur Gegenwart vor 13,8 Milliarden Jahren verfolgt. Es läuft auf Supercomputern im Vereinigten Königreich und dem CSCMahti-Supercomputer in Finnland.
Während die meisten ähnlichen Simulationen zufällige Ausschnitte des Universums berücksichtigen und nicht direkt mit Beobachtungen verglichen werden können, zielen die SIBELIUS-Simulationen darauf ab, beobachtete Strukturen, einschließlich lokaler Superhaufen, genau zu reproduzieren. Die endgültigen Simulationsergebnisse stimmten überraschenderweise mit den Beobachtungen überein.
„Letzten Dezember wurde ich zufällig zu einem Symposium zum Gedenken an Jim Peebles eingeladen, wo er dieses Problem vorstellte. Mir wurde klar, dass wir eine Simulation fertiggestellt hatten, die möglicherweise die Antwort enthielt“, kommentierte Till Sawala. „Unsere Studie zeigt, dass bekannte Mechanismen der Galaxienentwicklung auch in dieser einzigartigen kosmischen Umgebung funktionieren.“
Neben der Fakultät für Physik steht auf dem Kunpra-Campus der Universität Helsinki eine große Statue, die die Verteilung der Galaxien im lokalen Superhaufen zeigt. Die Statue wurde vor 20 Jahren vom britischen Kosmologen Carlos Frenk, einem Mitautor der neuen Studie, eingeweiht. "
„Die Verteilung der Galaxien im lokalen Superhaufen ist tatsächlich bemerkenswert. Aber das ist keine Anomalie. Unsere Ergebnisse zeigen, dass unser Standardmodell der Dunklen Materie in der Lage ist, die bemerkenswerteste Struktur im Universum zu erzeugen“, sagte Frenck über die neuen Ergebnisse.
Referenz: „Die unterschiedliche Verteilung elliptischer Galaxien und Scheibengalaxien im lokalen Superhaufen ist eine Vorhersage von ΛCDM“, gemeinsam verfasst von Till Sawala, Carlos Frenk, Jens Jasche, Peter H. Johansson und Guilhem Lavaux, 20. November 2023, „Nature – Astronomie“.
DOI:10.1038/s41550-023-02130-6
Zusammengestellte Quelle: ScitechDaily