Vår egen galax Vintergatan är en del av en mycket större formation, den lokala superklusterstrukturen, som innehåller flera massiva galaxhopar och tusentals enskilda galaxer. På grund av sin pannkaksliknande form, som mäter nästan en miljard ljusår tvärs över, kallas den också för det supergalaktiska planet.

Utbredningen av de ljusstarkaste galaxerna i det lokala universumet

De flesta galaxer i universum faller inom en av två kategorier: För det första elliptiska galaxer, som mestadels består av gamla stjärnor och innehåller typiskt extremt massiva centrala svarta hål, och för det andra aktivt stjärnbildande skivgalaxer, med en spiralliknande struktur som liknar Vintergatans. Båda typerna av galaxer finns också i den lokala superklustern, men medan det supergalaktiska planet är fullt av ljusstarka elliptiska galaxer, är ljusstarka diskgalaxer påfallande frånvarande.

Fördelningen av de ljusstarkaste galaxerna i det lokala universum, observerade i 2MASS-undersökningen (vänster panel) och reproducerade i SIBELIUS-simuleringen (höger panel). Båda panelerna visar Hammer-projektioner i supergalaktiska koordinater, ut till cirka 100 Mpc. Den nästan vertikala tomma remsan representerar den del av himlen som är dold bakom vår egen galax Vintergatan. Simuleringen återger exakt de strukturer som syns i det lokala universum.

En kosmisk avvikelse utmanar den kosmologiska standardmodellen

Denna märkliga segregering av galaxer i det lokala universum, som har varit känd sedan 1960-talet,har en framträdande plats i en ny lista över "kosmiska anomalier" som sammanställts av den kände kosmologen och 2019 års Nobelpristagare Jim Peebles.

Ett internationellt forskarlag, inklusive forskare från Stockholm under ledning av Jens Jasche, har nyligen hittat en förklaring. I en artikel publicerad i Nature Astronomy visar de hur de olika fördelningarna av elliptiska och diskgalaxer uppstår naturligt på grund av de olika miljöer som finns inom och utanför det supergalaktiska planet.
— I de täta galaxhopar som finns på det supergalaktiska planet upplever galaxerna frekventa interaktioner och sammanslagningar, vilket leder till bildandet av elliptiska galaxer och tillväxten av supermassiva svarta hål. På avstånd från planet kan galaxerna däremot utvecklas i relativ isolering, vilket hjälper dem att bevara sin spiralstruktur, säger Jens Jasche.

I sitt arbete använde teamet simuleringen SIBELIUS (Simulations Beyond The Local Universe), som spårar universums utveckling under 13,8 miljarder år från det tidiga universum till nutid. Den största och mest exakta digitala representationen av vårt kosmiska grannskap, som simulerar dess utveckling från Big Bang till nutid, möjliggjordes av Stockholmsteamets nya statistiska dataanalysmetoder och innovativa maskininlärningstekniker. Detta viktiga verktyg hjälper till att förstå grundläggande fysiska processer, som formar ursprunget till och utvecklingen av kosmiska strukturer, inklusive observerade galaxer.

Medan de flesta liknande simuleringar tar hänsyn till slumpmässiga delar av universum som inte direkt kan jämföras med observationer, hade Stockholmsteamet som mål att skapa initiala förhållanden för att exakt återskapa de observerade strukturerna, inklusive den lokala superklustern. Det slutliga simuleringsresultatet överensstämmer anmärkningsvärt väl med observationerna.

Ursprunglig publikation

Lista över skribenter:  Till Sawala, Carlos Frenk, Jens Jasche, Peter H. Johansson, Guilhem Lavaux,
Publikationens namn: "Distinkta fördelningar av elliptiska och skivgalaxer över den lokala superklustern som en ΛCDM-förutsägelse", (på engelska). Publicerad i Nature Astronomy, 20 november 2023

Kontakta docent Jens Jasche

Docent Jens Jasche (på engelska och tyska)
Stockholms universitet
+46 (0)8-553 780 37
jens.jasche@fysik.su.se