W pobliżu nie ma wielu galaktyk podobnych do Drogi Mlecznej. Teraz wiemy dlaczego

Droga Mleczna jest galaktyką spiralną z poprzeczką, a może nawet galaktyką spiralną wielkiego projektu. Z naszego punktu obserwacyjnego nie możemy być tego pewni. Ale jedno jest pewne: w naszej części Wszechświata, zwanej płaszczyzną supergalaktyczną, nie ma wielu galaktyk dyskowych takich jak ta.

Możemy lokalizować rzeczy na Ziemi za pomocą punktów kompasu oraz szerokości i długości geograficznych. Ale w kosmosie to nie działa. Astronomowie używają supergalaktycznego układu współrzędnych, aby opisać położenie galaktyk. Częścią tego układu współrzędnych jest Płaszczyzna Supergalaktyczna (SGP), która zawiera Lokalną Grupę galaktyk, w której znajduje się Droga Mleczna. Płaszczyzna SGP jest prawie prostopadła do płaszczyzny Drogi Mlecznej. Dokładna natura SGP – jej wymiary, kształt i związek z innymi strukturami kosmologicznymi – nie jest pewna.

Płaszczyzna supergalaktyczna jest częścią układu odniesienia dla Wszechświata Lokalnego. Jest to płaski, ogromny okrąg o średnicy miliarda lat świetlnych, choć ten obraz pokazuje tylko jego część. Jego centrum stanowi Grupa Lokalna, w której znajduje się Droga Mleczna. Źródło zdjęcia: RobbertMoolhuijsen – Praca własna, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=99507637

Struktura SGP nie jest dobrze opisana przez jednorodną elipsoidę. Struktura zmienia kształt wraz z promieniem, wahając się między spłaszczonym naleśnikiem a hantlem.napisał zespół badaczy w swoim artykule z 2000 roku w MNRAS.

Naukowcy wiedzą jednak, że SGP jest wypełniona galaktykami. Jasne galaktyki eliptyczne dominują w SGP, podczas gdy galaktyki spiralne, takie jak Droga Mleczna, są rzadkością. Niedobór galaktyk spiralnych zwrócił uwagę grupy badaczy z Europy. Wykorzystali oni symulacje superkomputerowe, aby ocenić populację i rozmieszczenie galaktyk w SGP.

Wyniki zostały opublikowane w Nature Astronomy w artykule “Distinct distributions of elliptical and disk galaxies across the Local Supercluster as a CDM prediction“. Głównym autorem jest Till Sawala z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Helsińskiego w Finlandii. Sawala był wcześniej związany z Instytutem Kosmologii Obliczeniowej na Uniwersytecie Durham w Wielkiej Brytanii.

Galaktyki różnych typów nie są równomiernie rozmieszczone we Wszechświecie Lokalnym. Płaszczyzna supergalaktyczna jest widoczna wśród najjaśniejszych galaktyk eliptycznych, ale niepozorna wśród najjaśniejszych galaktyk dyskowych.piszą naukowcy w swoim artykule.

Ta uderzająca różnica stanowi podstawę ich badań, których celem jest sprawdzenie naszego zrozumienia tego, jak galaktyki tworzą się i ewoluują oraz czy ich powstawanie i ewolucja są zgodne z modelem Lambda CDM.

Naukowcy wykorzystali program SIBELIUS (skrót od Simulations Beyond the Local Universe) do zbadania natury SGP. Według ich słów, zamierzają “skonfrontować przewidywania standardowego modelu Lambda Cold Dark Matter (CDM) i standardowej teorii powstawania galaktyk z tymi obserwacjami“.

SIBELIUS ma na celu połączenie Grupy Lokalnej z jej kosmicznym otoczeniem. Jedną z mocnych stron programu SIBELIUS jest to, że może on pokazać, jak małe perturbacje mogą zmienić wyniki na większą skalę. Poprzednie symulacje SIBELIUS wykazały, że obecność Wielkiego Obłoku Magellana wpływa na sposób, w jaki Droga Mleczna i Andromeda (M31) krążą wokół siebie jako para galaktyk binarnych. Jest to jednak tylko tło dla nowych badań.

Jest to jedna z symulacji SIBELIUS, która nie jest częścią tego artykułu. Pokazuje, w jaki sposób symulacja może tworzyć galaktyki będące analogami Drogi Mlecznej i M31. Źródło zdjęcia: Till Sawala/SIBELIUS

SIBELIUS może symulować Wszechświat od jego narodzin ponad 13 miliardów lat temu aż do chwili obecnej. W obecnych symulacjach Sawala i jego koledzy odkryli, że rozkład galaktyk eliptycznych i spiralnych wynika z różnych warunków panujących wewnątrz i na zewnątrz SGP. Wewnątrz galaktyki są ściślej upakowane, a poza SGP gęstość galaktyk jest niższa. Wewnątrz SGP galaktyki częściej oddziałują i łączą się ze sobą. Interakcje te zmieniają piękne spirale, takie jak Droga Mleczna, w elipsy, które są w zasadzie elipsami lub kulami bez wyraźnych ramion. Jednak poza SGP galaktyki oddziałują ze sobą rzadziej. Tak więc Droga Mleczna i inne podobne do niej galaktyki są w stanie zachować swój kształt.

Odkryliśmy, że SIBELIUS DARK odtwarza przestrzenne rozkłady dysków i eliptycznych, a w szczególności obserwowany nadmiar masywnych eliptycznych w pobliżu równika supergalaktycznego.piszą naukowcy.

Wyniki badania SIBELIUS są zgodne z obserwacjami, co pomaga potwierdzić jego przydatność.

Ta różnica mas zgadza się z badaniami obserwacyjnymi galaktyk w Lokalnym Wszechświecie, które również wykazały, że najbardziej masywne galaktyki są w przeważającej mierze eliptyczne.piszą Sawala i jego koledzy w swoim artykule.

Aby urosnąć do dużych rozmiarów, galaktyki dyskowe, takie jak Droga Mleczna, potrzebują dostaw gazu i minimalnych interakcji z innymi galaktykami. Takie środowisko występuje poza SGP. “Wnioskujemy, że środowisko panujące w płaszczyźnie supergalaktycznej hamuje warunki niezbędne do formowania się masywnych galaktyk dyskowych: spokojną historię fuzji i ciągłe dostawy zimnego gazu” – wyjaśniają autorzy.

Co więc te wyniki mówią nam o modelu zimnej ciemnej materii (CDM) Lambda? Model ten jest obecnie standardowym modelem kosmologii. Mówi on, że 27% Wszechświata to ciemna materia, podczas gdy 68% to ciemna energia, a tylko 5% to materia barionowa, czyli zwykła materia, która tworzy gwiazdy, planety, a nawet nas. Zimno odnosi się do faktu, że ciemna materia porusza się znacznie wolniej niż prędkość światła. Ciemna odnosi się do faktu, że prawie nie wchodzi w interakcje ze zwykłą materią lub energią elektromagnetyczną.

Według Sawali i jego współautorów, wyniki te pomagają potwierdzić model Lambda CDM. Dzieje się tak, ponieważ SIBELIUS opiera się na naszym rozumieniu Wszechświata, w tym CDM. Jeśli więc odtwarza to, co widzimy, pomaga potwierdzić CDM.

Uderzająco różne rozkłady jasnych eliptycznych gwiazd i dysków w odniesieniu do płaszczyzny supergalaktyki nie wymagają fizyki wykraczającej poza model standardowy.piszą autorzy.

Zamiast tego, rozkłady względem SGP “powstają naturalnie w ramach Lambda CDM“. Rozkład ten jest częścią standardowego modelu powstawania i ewolucji galaktyk.

Dla nas nie ma większego znaczenia, czy żyjemy w galaktyce spiralnej/dyskowej, czy eliptycznej. Warto jednak zbadać, w jaki sposób nasz typ galaktyki wpisuje się w naturę. Wyniki te wzmacniają i tak już potężne argumenty przemawiające za modelem Lambda CDM.

Gdybyśmy tylko mogli dowiedzieć się, czym właściwie jest ciemna materia.

______________________
Spodobał Ci się wpis ? To postaw kawę Postaw mi kawę na buycoffee.to


Zostań Patronem !

_______________________
Informacje bezpośrednio na Twoją skrzynkę mailową