Ένας υπερυπολογιστής λύνει το μυστήριο του υπεργαλαξιακού επιπέδου του σύμπαντος

Στην απέραντη έκταση του σύμπαντος, ένα κάπως ιδιαίτερο μυστήριο (μεταξύ των πολλών που ακόμη περιμένει το σύμπαν μας), έχει κεντρίσει το ενδιαφέρον των αστρονόμων εδώ και χρόνια: η περίεργη περίπτωση των σπειροειδών γαλαξιών που εξαφανίστηκαν στο Υπεργαλαξιακό επίπεδο. Υπάρχουν πολύ λίγοι γαλαξίες με σπειροειδείς βραχίονες. Στην πραγματικότητα είναι διαβόητα σπάνιοι. Γιατί; Πριν απαντήσουμε αμέσως σε αυτή την ερώτηση, πρέπει να αναρωτηθούμε: Τι ακριβώς ονομάζεται αυτή η κοσμική δομή που ονομάζεται Υπεργαλαξιακό Επίπεδο;

Ένα μέρος του Τοπικού Σύμπαντος

Είναι ένα φανταστικό σχέδιο του σύμπαντος που διέρχεται από το Σμήνος της Παρθένου, τον Μεγάλο Ελκυστήρα και πολλά άλλα σμήνη γαλαξιών. Σχέση μια γιγαντιαία, πεπλατυσμένη δομή στο σύμπαν που περιέχει πολύ τεράστιους κοσμικούς σχηματισμούς. Είναι μια σειρά από μεγάλης κλίμακας, εκτεταμένες κατασκευές σχεδόν 1 δισεκατομμύριο έτη φωτός και περιλαμβάνει, λογικά, τον γαλαξία μας, τον Γαλαξία μας. Αν και εντοπίστηκε για πρώτη φορά στα μέσα του 20ου αιώνα, όταν οι αστρονόμοι εντόπισαν μια ανώμαλη κατανομή ή συγκέντρωση γαλαξιών σε μια ευρεία διαδρομή στον ουρανό, αυτή η ανακάλυψη, εκτός από το ότι άνοιξε την κατανόησή μας για τη δομή μεγάλης κλίμακας του σύμπαντος, προχώρησε μια αμφιβολία άλυτη μέχρι τώρα.

Οι σπειροειδείς γαλαξίες χαρακτηρίζονται από επίπεδους, περιστρεφόμενους δίσκους αστεριών και αερίων, με ένα κεντρικό εξόγκωμα που περιβάλλεται από σπειροειδείς βραχίονες. Είναι συχνά τοποθεσίες σχηματισμού ισχυρών αστέρων, γεγονός που τις καθιστά κρίσιμες για την κατανόησή μας για τη γαλαξιακή εξέλιξη. Ωστόσο, μέσα στο υπεργαλαξιακό επίπεδο φαίνεται να υπάρχει ένα έλλειμμα σπειροειδών γαλαξιών. Γιατί λείπουν σπειροειδείς γαλαξίες σε αυτήν την περιοχή του τοπικού σύμπαντος;

Υπήρχαν αρκετές υποθέσεις: ότι σε πυκνά περιβάλλοντα, η Οι βαρυτικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ των γαλαξιών μπορούν να αλλάξουν τις δομές τους, οδηγώντας στη μετατροπή των σπειροειδών γαλαξιών σε ελλειπτικούς γαλαξίες. Καθώς ένας γαλαξίας κινείται μέσα από ένα πυκνό διαγαλαξιακό μέσο, ​​η πίεση θα μπορούσε να αφαιρέσει αέριο από τον γαλαξία, διακόπτοντας το σχηματισμό άστρων και προκαλώντας τον γαλαξία να χάσει τη σπειροειδή δομή του ή να εξηγήσει τον στραγγαλισμό, μια διαδικασία που περιλαμβάνει τη σταδιακή διακοπή της παροχής αερίου σε ένας γαλαξίας, που καταπνίγει τη δημιουργία νέων αστεριών και δυνητικά οδηγεί στην απώλεια της σπειροειδούς δομής.

Ποιο από τα τρία – ή κανένα – ήταν έγκυρο; Οι επιστήμονες δεν είχαν μια συγκεκριμένη απάντηση σε αυτό το παζλ ή τουλάχιστον ο ακριβής λόγος πίσω από αυτό το μυστήριο ήταν ακόμα ένα θέμα συνεχιζόμενης συζήτησης στην αστρονομική κοινότητα. Μέχρι τώρα.

Λίγοι γαλαξίες με σπειροειδείς βραχίονες

Τώρα, μια διεθνής ομάδα επιστημόνων, με επικεφαλής το Πανεπιστήμιο του Durham, Ηνωμένο Βασίλειο, και το Πανεπιστήμιο του Ελσίνκι, Φινλανδία, παρέχει το κλειδί για το παζλ: Αυτές οι διαφορετικές κατανομές των ελλειπτικών και των δισκογαλαξιών προκύπτουν φυσικά λόγω των αντίθετων περιβαλλόντων που βρίσκονται μέσα και έξω από το Υπεργαλαξιακό Επίπεδο.

Οι ειδικοί εξηγούν ότι οι γαλαξίες βρίσκονται μέσα στα πυκνά σμήνη γαλαξιών του υπεργαλαξιακού επιπέδουοι γαλαξίες δεν σταματούν ποτέ να βιώνουν συγχωνεύσεις και άλλους τύπους αλληλεπιδράσεων με άλλους γαλαξίες, που προκαλούν τους σπειροειδείς γαλαξίες να μεταμορφωθούν τελικά σε ελλειπτικούς γαλαξίες (χωρίς σπειροειδείς βραχίονες) και αυτό, με τη σειρά του, προκαλεί την ανάπτυξη υπερμεγέθων μαύρων τρυπών. Ωστόσο, εάν αυτοί οι γαλαξίες βρίσκονται έξω από το λεγόμενο Υπεργαλαξιακό Επίπεδο, είναι πολύ πιο συνηθισμένο να διατηρούν το σχήμα τους με σπειροειδείς βραχίονες και να εξελίσσονται φυσικά στο σπειροειδές τους σχήμα, χάρη σε αυτή τη σχετική απομόνωση.

Πώς το έμαθαν;

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν προσομοίωση υπολογιστή Πρόγραμμα SIBELIUS (Προομοιώσεις πέρα ​​από το τοπικό σύμπαν) μέσω του υπερυπολογιστή Cosmology Machine (COSMA 8), που φιλοξενείται στο Ινστιτούτο Υπολογιστικής Κοσμολογίας του Πανεπιστημίου του Durham για λογαριασμό της βρετανικής εγκατάστασης Υπολογιστών Υψηλής Απόδοσης DiRAC και στο Υπερυπολογιστής Mahti από το CSC στη Φινλανδία.

Αυτή η προσομοίωση εντόπισε την εξέλιξη του σύμπαντος από τα πρώτα του στάδια μέχρι σήμερα, που διήρκεσε 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια. Η προειδοποίηση για τις περισσότερες κοσμολογικές προσομοιώσεις, οι οποίες γενικά εξερευνούν τυχαία μέρη του σύμπαντος, είναι αυτή Το SIBELIUS αναζητά ακριβή αντιγραφή παρατηρήσιμων δομώνεπιτρέποντας στους αστρονόμους να συλλέγουν παρατηρήσεις που σχεδόν ταιριάζουν με αυτές που λαμβάνονται μέσω τηλεσκοπίων όπως ο James Webb.

“Η κατανομή των γαλαξιών στο υπεργαλαξιακό επίπεδο είναι πραγματικά αξιοσημείωτη. Είναι σπάνια, αλλά δεν είναι μια πλήρης ανωμαλία: Η προσομοίωση μας αποκαλύπτει προσωπικές λεπτομέρειες του σχηματισμού γαλαξιών, όπως ο μετασχηματισμός των σπειρών σε ελλειπτικές μέσω συγχωνεύσεων 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 αξιοσημείωτες δομές στο σύμπαν, συμπεριλαμβανομένης της θεαματικής δομής της οποίας αποτελεί μέρος ο Δρόμος. » εξηγεί ο Carlos Frenk, Καθηγητής Θεμελιωδών Φυσικών Ogden στο Ινστιτούτο Υπολογιστικής Κοσμολογίας στο Πανεπιστήμιο του Durham και συν-συγγραφέας της εργασίας που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό. Φυσική αστρονομία.

Τα αποτελέσματα της μελέτης αντιπροσωπεύουν Ένα βήμα μπροστά στην κατανόηση της περίπλοκης αλληλεπίδρασης των δυνάμεων που διαμορφώνουν τη μεγάλης κλίμακας δομή του σύμπαντος μας.

Βιβλιογραφικές αναφορές: