Centaurus A er en av de store galaksene, de som er tettest på Melkeveien. Den er bare 12–13 millioner lysår vekk.  (Foto: ESO)
Centaurus A er en av de store galaksene, de som er tettest på Melkeveien. Den er bare 12–13 millioner lysår vekk. (Foto: ESO)

Dverggalaksers dans forbauser astronomer

Astronomer har observert en klynge av dverggalaksene som går i bane i samme retning rundt en større galakse. Ifølge de beste modellene for universet burde de ikke oppføre seg slik. 

Published

Mørk materie styrer universet

Astronomene er etter hvert ganske sikre på at galaksenes fordeling i universet er styrt av mørk materie – en form for materie som ikke tar opp eller sender ut lys eller annen elektromagnetisk stråling, og som derfor bare gjør seg bemerket gjennom tyngdekraften.

I universet har galaksene oppstått i enorme tråder (filamenter) av mørk materie – et gigantisk, kosmisk edderkoppspinn i tre dimensjoner.

Ved hjelp av superdatamaskiner kan astrofysikerne lage simuleringer av universet, slik at man kan følge hvordan materien har samlet seg i trådene. Galaksene har dukket opp de stedene hvor konsentrasjonen av vanlig materie ble størst.

De store galaksene i universet er omsvermede. Rundt dem kretser mange små dverggalakser.

Det gjelder også for Centaurus A, som er en stor elliptisk galakse 12–13 millioner lysår unna. Den har minst 31 små satellittgalakser rundt seg.

Nå har astronomer fra Sveits, USA, Australia og Tyskland sett nærmere på 16 av disse dverggalaksene som det var mulig å bestemme farten på. Og de har fått seg litt av en overraskelse.

Dverggalakserne beveger seg nemlig rundt i omtrent samme plan, nesten som planetene i solsystemet. Dessuten beveger 14 av 16 seg i samme retning.

Et usedvanlig fenomen

Slik burde det ikke være. Ifølge astronomenes beste modeller for universet burde ikke dverggalaksene organisere seg på bestemte måter rundt de store galaksene. De burde være fordelt rundt i alle retninger, og de burde ikke bevege seg i samme retning.

– Hvis dverggalaksene ble tiltrukket av den store galaksen fra alle mulige retninger, ville vi forvente at de ville ende i en kuleformet sky og ikke en i skive, forteller Radek Wojtak, som er forsker ved Dark Cosmology Centre (DARK) ved Niels Bohr-instituttet ved Københavns Universitet.

Han har ikke vært involvert i denne studien, som er publisert i tidsskriftet Science, men han forsker selv på bevegelser til dverggalakser.

– Vi kan forklare at dverggalaksene ender i en skive. Det kan være et naturlig fenomen, sier Wojtak. – Men så viser det seg at de beveger seg i samme retning. Og i denne studien beregner forskerne at det er et ganske usedvanlig fenomen, sier han.

Univers dukker opp i superdatamaskiner

Centaurus A er i midten av denne grafen, mens de blå og røde prikkene markerer dverggalakser som beveger seg henholdsvis den ene eller den andre veien rundt om den store galaksen. Grafen viser at 14 av 16 dverggalakser beveger seg rundt i samme retning. (Illustrasjon: O. Müller/Science)
Centaurus A er i midten av denne grafen, mens de blå og røde prikkene markerer dverggalakser som beveger seg henholdsvis den ene eller den andre veien rundt om den store galaksen. Grafen viser at 14 av 16 dverggalakser beveger seg rundt i samme retning. (Illustrasjon: O. Müller/Science)

For å finne sannsynligheten for dette fenomenet, brukte astronomene to ulike simuleringer av universet beregnet på superdatamaskiner.

Det utgjør virtuelle eksperimenter på nemlig universet. Hvis man fôrer superdatamaskinene med den kunnskapen vi har om forholdene like etter big bang, naturlovene, den mørke materien og den mørke energien, dukker det opp galakser.

I de dataskapte universene har forskerne funnet galakser som minner om Centaurus A, men bare 0,1 prosent i den ene simuleringen og 0,5 prosent i den andre.

– Det ser ut til å være et problem for modellen vår av universet. Det er hovedbudskapet i den vitenskapelige artikkelen, sier Wojtak.

Det samme skjer i vår galakse

Det er mulig at Centaurus A et ett av de sjeldne unntakene. Men tidligere studier av dverggalakser rundt vår egen galakse Melkeveien, og nabogalaksen Andromeda, har vist tilsvarende oppførsel.

Det gjelder tre av de tre systemene som er undersøkt.

  1. Av en eller annen grunn oppfører dverggalaksene rundt Melkeveien, Andromeda og Centaurus A seg annerledes enn det store flertallet av galaksesystemer i universet.
  2. Kanskje datasimuleringene ikke er detaljerte nok. Bedre simuleringer på større superdatamaskiner kan komme til å vise at den koordinerte dverggalaksedansen er helt normal. Det kan også være at data fra modellene ikke har blitt fortolket korrekt.
  3. Forskerne har ikke skikkelig orden på den fysikken som styrer universet. Den kosmologiske standardmodellen er rett og slett ikke god nok.

Kanskje er nabolaget vårt spesielt

Det er mulig at vårt lokale hjørne av universet er litt spesielt. I kosmisk målestokk ligger Centaurus A, Melkeveien og Andromedagalaksen ikke så langt fra hverandre, og kanskje har de en felles dannelseshistorie som gjør dem litt spesielle når det kommer til dverggalaksene.

De tre galaksesystemene ligger på det astronomene kaller det lokale flaket (the local sheet). Det er en forholdsvis smal struktur av galakser som tiltrekkes av en stor galaksehop som kalles Virgo-hopen.

– Det ville være nyttig med en datamodell som ikke forsøker å gjenskape hele universet, men bare vår del av det, sier Radek Wojtak.

– Det finnes metoder til å simulere de store strukturene i det lokale universet, og i en slik datasimulering, som dekker et mindre volum, men som har med flere detaljer, ville vi kanskje se systemer som ligner det vi observerer, sier han.

Simuleringene kan lure oss

Forskerne har brukt de beste simuleringene som finnes i dag, men de kan jo alltid bli bedre. Det er tross alt ikke lett å designe datasimuleringer som skal fortelle hele universets historie.

Dessuten er det ikke sikkert at forskerne virkelig har funnet frem til de virtuelle modellgalaksene som ligner mest på den ekte galaksen. Vi må kanskje snevre inn kriteriene for når en galakse ligner Centaurus A.

– Det er noe som vil bli utforsket nærmere. Det skal nok komme flere artikler der disse mer tekniske spørsmålene blir undersøkt, mener Wojtak.

Teorier for universet må kanskje justeres

Dverggalaksene rundt Centaurus A er samlet i en skive, og de fleste av dem beveger seg rundt den store galaksen i samme retning. (Video: Basel Universitet)

Og det er jo mulig at fysikernes grunnleggende ideer om hvordan universet er skrudd sammen, ikke helt stemmer.

Kanskje vi må file på de parametrene som inngår i de kosmologiske modellene. Det kan for eksempel være at den mørke materien ikke oppfører seg helt som forskerne tror.

– Vi må være forsiktige med å avvise den kosmologiske standardmodellen. Og tre galakser er et veldig lite antall – vi trenger flere for å trekke konklusjoner. Nå gjelder det å få målinger fra flere systemer, og det kommer nok, sier Wojtak.

– Men hvis det i fremtiden viser seg at denne typen systemer er mer utbredte enn modellene forutsier, så må vi konkludere med at det er noe galt med modellene våre, sier han.

Referanse:

O. Müller mfl: «A whirling plane of satellite galaxies around Centaurus A challenges cold dark matter cosmology». Science (2018), DOI: 10.1126/science.aao1858 Sammendrag

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.