Spin flips viser hvordan galakser vokser fra det kosmiske nettet

Justeringen mellom galaksespinn og universets storskalastruktur avslører prosessene som forskjellige komponenter i galakser dannes ved.

Universets storskalastruktur spores av fordelingen av galakser. Dette “kosmiske nettet” består av gigantiske filamentære strukturer som forbinder massive klynger av galakser.

En ny studie publisert i Månedlige meldinger fra Royal Astronomical Society finner at galakser med større buler har en tendens til å spinne vinkelrett på filamentene de er innebygd i, mens galakser med mindre buler har en tendens til å spinne parallelt med disse filamentene.

“Det hele er relatert til massen av utbulning,” sier astrofysiker Dr. Stefania Barsanti fra Australian National University, hovedforfatter av artikkelen og medlem av ASTRO 3D Center of Excellence.

“Galakser som for det meste er skiver, med en lavmassebule, har en tendens til å ha sine spinn akse parallelt med den nærmeste filament. Dette er fordi de dannes hovedsakelig fra gass som faller ned på filamentet og “ruller det opp.” Galaksebuler vokser når galakser smelter sammen, vanligvis når de beveger seg langs filamentet. Så fusjoner har også en tendens til å “vende” justeringen mellom galaksens spinn og filamentet fra parallell til vinkelrett.”

“Vi tror at fusjoner må være mer sannsynlige ettersom galakser beveger seg langs filamentene mot hverandre. Retningen til disse fusjonene driver snurringen,” sier prof. Scott Croom, en astronom ved University of Sydney og medforfatter på papir.

Denne oppdagelsen kaster lys over dannelsen av to hovedkomponenter i galakser, og hvordan de forholder seg til storskala strukturer og bevegelser av materie i det kosmiske nettet.

“Vår motivasjon var å prøve å forstå hvorfor galakser spinner og hvordan de får sine vinkelmomentum fra materialet som danner dem,” sier Dr. Barsanti.

“Gjennom denne studien kan vi forstå hvordan fusjoner spiller en viktig rolle i dannelsen av galakser, både den sentrale bule-komponenten og spinn-flipping,” sier hun. “Dette peker på spesielle formasjonskanaler for hvordan galakser begynner å spinne og hvordan spinnet endres etter hvert som galaksen utvikler seg.”

Selv om denne utviklingen har blitt foreslått av datasimuleringerer denne studien første gang forskere har brukt direkte observasjon for å bekrefte at veksten av en galakses sentrale bule kan få den til å snu justeringer.

“Dette er et subtilt signal som er veldig vanskelig å oppdage i observasjonene,” sier Dr. Barsanti.

Det har blitt mulig med bruken av integrert feltspektroskopi, en teknikk der et optisk instrument kombinerer spektrografiske og avbildningsevner for å bygge et 3D-bilde av en galakse og samtidig løse dens indre bevegelser.

Denne studien brukte et spektroskop kalt SAMI, festet til det 3,9 meter brede Anglo Australian teleskopet som ligger i Siding Spring, New South Wales.

Forskere brukte SAMI til å kartlegge 3068 galakser mellom 2013 og 2020. Denne svimlende mengden data har tatt år å studere og har levert direkte bevis for artikkelen som er publisert.

“Med SAMI Galaxy Survey har vi romlig løst spektroskopi som lar oss kartlegge galaksen, med spektre på mange punkter over galaksen,” sier Dr. Barsanti. “Dette forteller oss de indre bevegelsene til stjernene og gassen i galaksen, slik at vi kan måle dens totale spinn. Disse resultatene vil informere om det neste store stadiet av forskningen vår, Hector Galaxy Survey. Hector er neste generasjons spektrograf som erstatter SAMI ved det anglo-australske teleskopet, som vi vil bruke til å kartlegge rundt 30 000 galakser.”

Professor Stuart Wyithe ved University of Melbourne, som er direktør for ASTRO 3D, sier at artikkelen fremmer senterets hovedmål om å spore fordeling av materie fra de tidligste tider i universet til i dag, og å bygge et 3D-bilde av dannelse og utvikling av universet som vi ser i dag.

“Ved å bruke kraften til SAMI-galakseundersøkelsen, som målte 3D-strukturen til individuelle galakser så vel som deres posisjon i rommet, viser denne artikkelen hvordan massebevegelsene i galakser og posisjoner til galakser henger sammen, noe som er en viktig del av forståelsen hvordan galakser samlet seg,” sier professor Wyithe

Studien ble utført i samarbeid med forskere fra Australian National University, University of Sydney, Johns Hopkins University, University of Hamburg, University of Cambridge og Macquarie University.

---

---

Levert av ARC Center of Excellence for All Sky Astrophysics in 3D (ASTRO 3D)