Miksi erityyppiset galaksit ja niiden muodostamat joukot eivät keräänny tasaisesti galaksien superjoukon keskitasolle? Tämä kosmologeja askarruttanut haaste on Helsingin yliopiston mukaan nyt mahdollisesti ratkaistu.
Linnunrata, jossa Maa ja aurinkokuntamme sijaitsevat, kuuluu erittäin suureen galaksien muodostamaan paikalliseen superjoukkoon. Se levittäytyy lähes miljardin valovuoden kokoiselle alueelle.
Tämä pannukakkua muistuttavan valtavan rakenteen keskitasossa sijaitsee galaksien keskittymä, jota kutsutaan supergalaktiseksi tasoksi.
Supergalaktisessa tasossa, joka sijaitsee kuvan keskitasossa, galaksit ovat usein keskinäisessä vuorovaikutuksessa ja sulautuvat toisiinsa, mikä johtaa massiivisten ellipsigalaksien muodostumiseen. Sitä vastoin tasosta etäällä olevat galaksit kehittyvät suhteellisen eristyksissä, minkä ansiosta ne säilyttävät spiraalirakenteensa, Helsingin yliopiston tiedotteessa selvitetään taustaa tutkijoiden löydökselle.
Useimmat maailmankaikkeuden galakseista ovat kahdentyyppisiä. Toiset ovat pyöreähköjä galakseja, jotka koostuvat enimmäkseen vanhoista tähdistä ja joiden keskustoissa sijaitsee tyypillisesti supermassiivinen musta aukko. Toiset taas ovat kiekkomaisia aktiivisesti tähtiä synnyttäviä spiraaligalakseja, kuten oma Linnunratamme.
Kaksi galaksien päätyyppiä, ellipsigalaksit ja kiekkomaiset spiraaligalaksit, esiintyvät myös kotigalaksimme superjoukossa. Supergalaktisesta tasosta löytyy kuitenkin enimmäkseen vain kirkkaita ellipsigalakseja. Kirkkaat kiekkogalaksit loistavat sen sijaan poissaolollaan.
Lue myös: James Webb -teleskooppi suuntasi superkatseensa räjähtäneeseen tähteen: Huikea näky
Tutkijat löysivät planeetan, jota ei pitäisi olla olemassa – mysteeri vieläkin ratkaisematta
Tutkijat löysivät ennätyksellisen mustan aukon varhaisesta universumista
1:18
Katso myös: Uskomaton näky! Kansainvälinen avaruusasema ja kuu miljoonien litrojen altaassa, jossa astronautit harjoittelevat
Kosminen poikkeavuus haastaa kosmologian standardimallin
Jo 1960-luvulta lähtien on Helsingin yliopiston mukaan ollut tiedossa, että erityyppiset galaksit ja niiden muodostamat joukot eivät keräänny tasaisesti tähän supergalaktiseen tasoon.
Tämä galaksien erikoinen jakauma sisällytettiin hiljattain arvostetun kosmologin ja vuoden 2019 Nobel-palkitun Jim Peeblesin laatimaan luetteloon "kosmisista poikkeavuuksista".
Nyt yliopiston tutkijoiden Till Sawalan ja Peter Johanssonin johtama kansainvälinen tutkijaryhmä on mahdollisesti löytänyt selityksen tälle havaitulle poikkeamalle.
Supergalaktisessa tasossa, joka sijaitsee kuvan keskitasossa, galaksit ovat usein keskinäisessä vuorovaikutuksessa ja sulautuvat toisiinsa, mikä johtaa massiivisten ellipsigalaksien muodostumiseen. Sitä vastoin tasosta etäällä olevat galaksit kehittyvät suhteellisen eristyksissä, minkä ansiosta ne säilyttävät spiraalirakenteensa.
Nature Astronomy -lehdessä julkaistussa tutkimuksessa tutkijaryhmä osoittaa, miten spiraali- ja ellipsigalaksien toisistaan poikkeava jakauma johtuu galaksijoukkojen sisällä ja ulkopuolella vallitsevista oloista.
– Tiheissä galaksijoukoissa, jotka sijaitsevat supergalaktisessa tasossa, galaksien väliset vuorovaikutukset ja törmäykset ovat yleisiä. Nämä vuorovaikutukset edesauttavat ellipsigalaksien muodostumista ja myös supermassiivisten mustien aukkojen kasvua, Till Sawala kuvailee Helsingin yliopiston tiedotteessa.
– Sen sijaan kiekkogalaksit, jotka sijaitsevat kaukana supergalaktisesta tasosta, voivat kehittyä verrattain eristyksissä ja täten paremmin säilyttää spiraalirakenteensa, joka tuhoutuu helposti galaksien välisissä törmäyksissä.
Lue myös: Tutkijat ällistyivät: Musta aukko alkoi röyhtäillä
Saadaanko Linnunradan mysteerejä ratkottua pian? Gaia-luotaimelta odotetaan todellista aarreaittaa
Maailmankaikkeuden menneisyyteen voidaan nyt "kelata taaksepäin" uuden mallinnuksen avulla
Massiivinen mallinnus miljardeista vuosista
Tutkijat tutkivat galaksien jakaumaa simulaatiolla, joka mallinsi maailmankaikkeuden kehitystä 13,8 miljardin vuoden ajan, varhaisesta maailmankaikkeudesta nykyhetkeen.
Tätä SIBELIUS-simulaatiota (Simulation Beyond the Local Universe) ajettiin Englannissa ja Suomessa sijaitsevilla supertietokoneilla. Suomessa simuloinnissa käytettiin erityisesti CSC:n Mahti-supertietokonetta.
SIBELIUS-simulaatio pyrkii Helsingin yliopiston mukaan mallintamaan ennennäkemättömän tarkasti paikallisen maailmankaikkeuden havaittuja rakenteita. Useimmat muut simulaatiot mallintavat täysin satunnaisia alueita, joiden tuloksia on täten vaikea suoraan verrata havaintoihin.
9:07
Katso myös: Lomalle raketilla? Tätä on avaruusmatkailu nyt ja tulevaisuudessa
Simulaatio näytti tiedotteen mukaan sen, miten massiiviset ellipsigalaksit kerääntyivät superrakenteen keskelle. Spiraaligalaksit taas jakaantuivat kauemmas tasosta. Lopputulos oli yliopiston tiedotteen mukaan huomattavan yhtenäinen todellisten havaintojen kanssa.
– Minut oli sattumoisin kutsuttu viime joulukuussa symposioon, joka järjestettiin Jim Peeblesin kunniaksi ja jossa hän esitteli tätä ongelmaa. Esitelmää kuunnellessani ymmärsin, että olimme jo tehneet simulaation, jonka avulla tämä ongelma oli mahdollisesti ratkaistavissa, Till Sawala kommentoi.
– Tutkimuksemme osoittaa, että galaksien kehityksen tunnetut mekanismit pätevät myös tässä ainutlaatuisessa kosmisessa ympäristössä.