Waarom zijn de gigantische supergalactische vliegtuigen voornamelijk gevuld met één enkel type sterrenstelsel? Dit al lang bestaande astronomische mysterie kan eindelijk worden opgelost.De Melkweg, ons kosmische thuis, bevindt zich in een uitgestrekt gebied dat bekend staat als de Local Galaxy Supercluster. Deze enorme structuur omvat talloze gigantische clusters van sterrenstelsels en talloze individuele sterrenstelsels. Superclusters worden gekenmerkt door hun pannenkoekachtige configuratie en hebben een doorsnede van bijna 1 miljard lichtjaar, vandaar de naam supergalactisch vlak.
De meeste sterrenstelsels in het heelal vallen in twee categorieën: de eerste zijn elliptische sterrenstelsels, die voornamelijk uit oude sterren bestaan en vaak extreem massieve centrale zwarte gaten bevatten; de tweede zijn actieve stervormende schijfstelsels met een spiraalvormige structuur die lijkt op de Melkweg. Deze twee soorten sterrenstelsels bestaan ook in de lokale supercluster, maar hoewel het supergalactische vlak gevuld is met heldere elliptische sterrenstelsels, is er een merkbaar gebrek aan heldere schijfstelsels.
Mensen zijn al sinds de jaren zestig op de hoogte van het bestaan van deze vreemde scheiding van sterrenstelsels in ons universum, en deze staat prominent vermeld in een lijst van ‘kosmische anomalieën’ die onlangs is samengesteld door Jim Peebles, een beroemde kosmoloog en Nobelprijswinnaar van 2019.
Nu lijkt een internationaal team onder leiding van de astrofysici Till Sawala en Peter Johansson van de Universiteit van Helsinki een verklaring te hebben gevonden. In een artikel gepubliceerd in Nature Astronomy laten ze zien hoe de verschillende distributies van elliptische en schijfstelsels op natuurlijke wijze ontstaan als gevolg van verschillende omgevingen binnen en buiten het supergalactische vlak.
“In dichte clusters van sterrenstelsels op het supergalactische vlak werken sterrenstelsels vaak samen en komen ze vaak samen, waardoor ze elliptische sterrenstelsels vormen en superzware zwarte gaten groeien. Sterrenstelsels die ver weg zijn van het supergalactische vlak kunnen daarentegen evolueren in relatief geïsoleerde omgevingen, waardoor ze hun spiraalvormige structuur kunnen behouden”, aldus Tiel-Zavala.
Bij hun werk maakte het team gebruik van de SIBELIUS-simulatie (Simulation Beyond the Local Universe), die de evolutie van het universum volgt van het vroege universum tot het heden, 13,8 miljard jaar geleden. Het draait op supercomputers in Groot-Brittannië en de CSCMahti-supercomputer in Finland.
Hoewel de meeste soortgelijke simulaties willekeurige segmenten van het heelal beschouwen en niet rechtstreeks met waarnemingen kunnen worden vergeleken, zijn de SIBELIUS-simulaties erop gericht om waargenomen structuren nauwkeurig te reproduceren, inclusief lokale superclusters. De uiteindelijke simulatieresultaten waren verrassend consistent met de waarnemingen.
"Afgelopen december werd ik bij toeval uitgenodigd om een symposium bij te wonen ter nagedachtenis aan Jim Peebles, waar hij dit probleem introduceerde. Ik realiseerde me dat we een simulatie hadden voltooid die het antwoord zou kunnen bevatten", aldus Till Sawala. “Onze studie toont aan dat bekende mechanismen van de evolutie van sterrenstelsels ook in deze unieke kosmische omgeving werkzaam zijn.”
Naast het Departement Natuurkunde staat op de Kunpra-campus van de Universiteit van Helsinki een groot standbeeld dat de verdeling van sterrenstelsels in de Lokale Supercluster laat zien. Het standbeeld werd twintig jaar geleden ingehuldigd door de Britse kosmoloog Carlos Frenk, co-auteur van de nieuwe studie. "
"De verdeling van sterrenstelsels in de lokale supercluster is inderdaad opmerkelijk. Maar dit is geen anomalie. Onze resultaten laten zien dat ons standaardmodel van donkere materie in staat is de meest opmerkelijke structuur in het universum te produceren", zei Frenck over de nieuwe resultaten.
Referentie: "De verschillende verdeling van elliptische sterrenstelsels en schijfstelsels in de lokale supercluster is een voorspelling van ΛCDM", co-auteur van Till Sawala, Carlos Frenk, Jens Jasche, Peter H. Johansson en Guilhem Lavaux, 20 november 2023, "Natuur - Astronomie".
DOI:10.1038/s41550-023-02130-6
Samengestelde bron: ScitechDaily