'Anomali Kosmik' – Para ilmuwan memecahkan misteri supergalaksi berusia puluhan tahun

Mengapa bidang galaksi supermasif sebagian besar diisi oleh satu jenis galaksi? Misteri astronomi yang sudah lama ada ini akhirnya bisa terpecahkan.

itu Bima Sakti Galaksi, rumah kosmik kita, terletak di wilayah luas yang dikenal sebagai Superkluster Lokal. Struktur masif ini mencakup banyak gugus galaksi masif dan banyak galaksi individual. Superkluster ini memiliki formasi seperti pancake dan lebarnya mencapai hampir satu miliar tahun cahaya, membuatnya mendapat gelar tingkat super galaksi.

Sebagian besar galaksi di alam semesta terbagi dalam dua kategori: pertama, galaksi elips, yang sebagian besar terdiri dari bintang-bintang tua dan biasanya berisi lubang hitam pusat yang sangat masif, dan kedua, galaksi cakram pembentuk bintang aktif, dengan struktur spiral mirip Bima Sakti. Jalan. Metode. Kedua jenis galaksi ini juga ditemukan di Superkluster Lokal, namun meskipun bidang supergalaksi penuh dengan galaksi elips terang, galaksi cakram terang sama sekali tidak ada.

Anomali kosmik menantang model standar kosmologi

Pemisahan galaksi yang aneh di alam semesta lokal ini, yang telah diketahui sejak tahun 1960-an, menonjol dalam daftar “anomali kosmik” terbaru yang disusun oleh kosmolog terkenal dan pemenang Hadiah Nobel 2019 Jim Peebles.

Kini, tim internasional yang dipimpin oleh astrofisikawan Universitas Helsinki, Till Sawalla dan Peter Johansson, tampaknya telah menemukan penjelasannya. Dalam sebuah artikel yang diterbitkan di Astronomi alamIni menunjukkan bagaimana perbedaan distribusi galaksi elips dan cakram muncul secara alami karena perbedaan lingkungan di dalam dan di luar superplane galaksi.

Di bidang supergalaksi, yang terletak di garis khatulistiwa pada gambar, galaksi sering mengalami interaksi dan penggabungan, yang mengarah pada pembentukan galaksi elips masif. Sebaliknya, galaksi-galaksi yang jauh dari bidang datar berevolusi secara relatif terisolasi, sehingga memungkinkan galaksi-galaksi tersebut mempertahankan strukturnya yang seperti cakram. Kredit: Bahkan Swala

“Dalam gugus galaksi padat yang ditemukan pada bidang galaksi supermasif, galaksi sering mengalami interaksi dan penggabungan, yang mengarah pada pembentukan galaksi elips dan tumbuhnya lubang hitam supermasif. Sebaliknya, jauh dari bidang galaksi, galaksi dapat berevolusi dalam isolasi relatif, yang membantu mereka mempertahankan struktur heliksnya.

Dalam pekerjaannya, tim menggunakan simulasi Sibelius (simulasi metakosmik lokal), yang menelusuri evolusi alam semesta selama 13,8 miliar tahun, dari awal alam semesta hingga saat ini. Itu berjalan pada superkomputer di Inggris dan pada superkomputer CSC Mahti di Finlandia.

Implikasi dan arah masa depan dalam kosmologi

Meskipun sebagian besar simulasi serupa mempertimbangkan petak-petak acak di alam semesta yang tidak dapat dibandingkan secara langsung dengan pengamatan, simulasi Sibelius bertujuan untuk secara akurat mereproduksi struktur yang diamati, termasuk superkluster lokal. Hasil akhir simulasi sangat sesuai dengan observasi.

“Secara kebetulan, saya diundang ke simposium untuk menghormati Jim Peebles pada bulan Desember lalu, di mana dia memaparkan permasalahan tersebut dalam ceramahnya. “Saya menyadari bahwa kami telah menyelesaikan simulasi yang mungkin berisi jawabannya,” komentar Till Soala. “Penelitian kami menunjukkan bahwa mekanisme evolusi galaksi yang diketahui juga beroperasi di lingkungan kosmik yang unik ini.”

Di sebelah Departemen Fisika, Kampus Kumbulla Universitas Helsinki memiliki patung besar yang menggambarkan sebaran galaksi di superkluster lokal. Mereka ditemukan 20 tahun lalu oleh kosmolog Inggris Carlos Frenk, salah satu penulis studi baru ini. “Distribusi galaksi di superkluster lokal sungguh menarik,” kata Frink tentang hasil baru ini. “Tapi ini bukan sebuah anomali: hasil kami menunjukkan bahwa model standar materi gelap kami dapat menghasilkan struktur paling menakjubkan di alam semesta.”

Referensi: “Distribusi berbeda galaksi elips dan cakram di Superkluster Lokal sebagai prediksi ΛCDM” oleh Till Sawalla, Carlos Frink, Jens Jaschi, Peter H. Johansson, dan Guillem Lavaux, 20 November 2023, Astronomi alam.
doi: 10.1038/s41550-023-02130-6