Af: Sarah Pearson, forsker, astrofysiker, ph.d. og Majken Christensen, formand i Astronomisk Selskab, formidler, astrofysiker, cand.scient.

En stjerneklar nat på den sydlige halvkugle er alt der skal til for at se vores to smukke nabogalakser, Den Store og Den Lille Magellanske Sky (figur 1). De kaldes dværggalakser, fordi de indeholder et par procent af det antal stjerner, vi har i Mælkevejen.

Astronomerne ved i dag, at de to dværggalakser tidligere har interageret med hinanden, men alligevel er de to galakser stadig omgivet af stor mystik. Forskerne har nemlig længe forsøgt at finde ud af, hvordan galakserne har udviklet sig frem til i dag. Det er langt sværere end det måske lyder, da den store tyngdekraft fra Mælkevejen har udtværet fodsporene fra dværggalaksernes fortid, og derfor gør det nærmest umuligt for astronomer at kortlægge dværggalaksernes opførsel frem til i dag.

Netop dværggalaksernes interaktion er vigtig for vores forståelse af, hvordan universets aller-første galakser blev skabt. Forskerne mener nemlig, at de første galakser blev skabt i et sammenstød af mindre galakse. Det gør det ekstra vigtigt at studere galaksepar, der danser om hinanden på samme måde, præcis som vores to nabogalakser gør det.

Dansk forsker vil knække koden

I et nyt studie, som er ledet af den danske astrofysiker og ph.d., Sarah Pearson, har forskere undersøgt to dværggalakser, NGC 4490 og NGC 4485. De minder meget om vores to nabogalakser, De Magellanske Skyer, men uden at være påvirket af en stor galakse som Mælkevejen. Dværggalakserne ligger altså isoleret fra ydre påvirkninger, og det har gjort det nemmere for forskerne at undersøge de galaktiske fodspor. Studiet er under review i den britiske videnskabsjournal “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”. De to dværggalaksers isolerede miljø udgjorde det perfekte laboratorium for forskerne til at tilfredsstille deres undren over, hvordan De Magellanske Skyer ville have udviklet sig, hvis Mælkevejen ikke havde “ligget i vejen”. Ville vores nabogalakser have set anderledes ud, hvis de havde fået lov til at udvikle sig uden ydre påvirkning? Og hvilken betyding har dette for vores forståelse af Universets første galakser?

Uforstyrrede dværggalakser er forskernes nøgle

Dværggalakserne NGC 4490 og NGC 4485 (hhv. stor og lille, se figur 2) ligger ca. 23 millioner lysår væk fra os her i Mælkevejen, der til sammenligning er ca. 100,000 lysår bred. Dværggalakserne er omgivet af en enorm gassky, der er mere end 160,000 lysår lang, og de minder meget om vores to nabogalakser. Dværggalakserne har omtrent samme masseforhold som De Magellanske Skyer (den store galakse er ca. otte gange større end den lille), og de har en bro af gas og stjerner mellem sig på samme måde, som De Magellanske Skyer har det. De er også omringet af en enorm mængde gas og minder om vores nabogalakser – blot uden en stor forstyrrende nabogalakse som Mælkevejen.

Forskerne fandt i deres studie, at den mindste galakse for ca. 300 millioner år siden har pløjet igennem den store galakse, og at de to galakser vil smelte sammen til én galakse om ca. 370 millioner år: Det svarer til den tid, det tager vores egen solsystem at suse knap to gange rundt i Mælkevejen.

Resultaterne har de fundet ved at simulere dværggalaksernes opførsel på en computer. Netop fordi de to galakser ligger uforstyrret, og dermed ikke har ændret udseende fra for eksempel sammenstød med andre galakser, kan forskerne “nøjes” med at simulere, hvordan de to galakser påvirker hinanden. På den måde kan de nå frem til et computersimuleret billede, der er identisk med det “rigtige” observerede billede af galakserne. Når en stor galakse som Mælkevejen inkluderes i en simulering, bliver beregningerne let komplicerede og resultaterne kan blive meget usikre, hvilket er årsagen til, at der er så stor forsigtighed omkring netop denne type simuleringer.

Mælkevejens gas kan komme fra dværggalakserne

Figur 3: Computersimulering af galaksesammenstødet mellem NGC 4490 (cyan) og NGC 4485 (magenta). HI gas observationer ses i gråskala (lysere pixels er højere densitet af gas). a) position af galakserne i dag som set på himmelen b) hastighed vs position c) position vs hastighed d) galaksesammenstødet set “oppefra”. Foto: Pearson et al 2018, MNRAS.Studiet er det første af sin slags, hvor det lykkes forskere at matche computersimuleringer med observationer af et galaksesammenstød mellem to isolerede lavmasse galakser. De kan derfor nu udlede karakteristika om galakseparret. De fandt blandt andet at gassen, som ligger fordelt omkring de to dværggalakser, mest kommer fra den lille galakse (NGC 4485). Såfremt galaksen herefter forbliver i isolation, vil der derfor være en stor gassky efterladt i rummet og vil over flere milliarder år falde tilbage mod efterladenskaberne af de to galaksers sammenstød. Dette er præcis, hvad forskerne mener er sket hos De Magellanske Skyer. Før de fik deres nuværende placering tæt ved Mælkevejen, havde de en enorm gassky omkring sig, som altså blev revet væk fra galakserne, da de nærmede sig Mælkevejen. Denne gas har man observeret som Den Magellanske Strøm, der ligger fordelt i Mælkevejens halo – altså området “over og under” den flade skivestruktur, som vores galakse er kendt for.

Forskerne finder også, at den enorme gasmængde rundt om galakserne vil forblive der i milliarder af år i fremtiden. Først til den tid vil gassen falde til ro i en tilbageblivende galakse, hvor gassen så kan “kick-starte” stjernedannelse. Dette vil også forklare, hvorfor man indtil nu har fundet gas-rige dværggalakser uden partnere og langt fra andre galakser. Tesen er, at galakserne har haft et sammenstød for længe siden og nu er ved at “spise” den omkringliggende gas igen.

Forskerne planlægger af udvide deres arbejde med lignende simuleringer for andre dværggalakser.

Om studiet
Videnskabelig artikel: https://arxiv.org/abs/1807.03791

Læs mere
Besla et al. 2007, The Astrophysical Journal, 668, 949
Kallivayalil et al. 2006, The Astrophysical Journal, 652, 1213
Gonzalez & Padilla 2016, The Astrophysical Journal, 829, 58
Pearson et al. 2018, The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, submitted
Besla et al. 2010, The Astrophysical Journal, 721, L97
Besla et al. 2012, The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 421, 2109
Wetzel et al. 2015, The Astrophysical Journal, 807, 49
Pearson et al. 2016, The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 459, 1827
Werk et al. 2010, The Astrophysical Journal, 715, 656

Om skribenterne på denne artikel

Sarah Pearson
Astrofysiker, PhD, Columbia University.
spearson@astro.columbia.edu
www.drsarahpearson.com
Twitter: @spacewsarah

Majken Christensen
Astrofysiker, cand.scient. og formand i Astronomisk Selskab
info@astronomicca.com
www.astronomicca.com
Twitter: @astronomiccaDK