Du føler deg forhåpentligvis hjemme her i galaksen vår, Melkeveien. Men kanskje kommer det du består av fra en helt annen galakse.

Store galakser har nemlig forsynt seg med store mengder gass fra mindre galakser i det kosmiske nabolaget. Galaktiske vinder har sørget for en massiv utveksling av materier, viser en datasimulering som amerikanske forskere står bak.

– Mye av innholdet i Melkeveiens var sannsynligvis en del av andre galakser før det ble fjernet av kraftige vinder, reiste gjennom det intergalaktiske rommet og til slutt fant et nytt hjem i Melkeveien, sier postdoktor Daniel Anglés-Alcázar fra Northwestern University i USA ifølge en pressemelding.

Vinder suser mellom galaksene

– Tatt i betraktning hvor mye av den materien vi er dannet av som kan ha kommet fra andre galakser, kan vi betrakte oss selv som romreisende eller ekstragalaktiske innvandrere, fortsetter Anglés-Alcázar.

Han sto i spissen for den nye studien, som er publisert i tidsskriftet Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

I datasimuleringen kan dannelsen av en galakse som Melkeveien følges hele veien gjennom universets historie. Simuleringen viser hvordan gass har blitt utvekslet mellom galakser gjennom milliarder av år. (Video: P. Hopkins/Caltech)

Gassen sendes typisk av sted av klynger av kjempestjerner som eksploderer som supernovaer. Mye av gassen blir gjenopptatt i samme galakse, men en del blir sendt på langtur.

De voldsomme begivenhetene skaper nemlig såkalte vinder som forbinder galaksene. De er som kjent langt fra hverandre, så selv om gassene kan bevege seg i mange hundre kilometer i sekundet, kan det ta noen milliarder år å skifte galakse.

Et univers i datamaskinen

I datasimuleringen FIRE (Feedback In Realistic Environments) kunne forskerne følge hvordan virtuelle galakser ble dannet og utviklet seg helt fra big bang til nå. De kunne se at gass strømmet fra små galakser til de større galaksene, som Melkeveien, der gassen dannet stjerner.

At det er de små galaksene som må avlevere til de store, skyldes nettopp forskjellen i masser, og dermed tyngdekraften. Det forklarer den danske astrofysikeren Peter Laursen som har lest den vitenskapelige artikkelen:

– Små galakser mister mye av gassen sin fordi de ikke har nok tyngdekraft til å holde på den. Større galakser som Melkeveien kan også miste litt av gassen, men de har både tyngdekraften til å samle opp gass fra andre galakser og gjenbruke den gassen de selv har sendt ut. 

Halvparten kommer utenfra

Opp mot halvparten av materien i de større galaksene kom via de galaktiske vindene, og det overrasket forskerne at det var så mye.

I simuleringen kan man se hvordan de mindre galaksene avgir gass til den store galaksen som her er i midten av bildet. (Video: D. Anglés-Alcázar, Northwestern University)

– Opphavet vårt er mye mindre lokalt enn vi har trodd. Denne studien gir oss en fornemmelse av hvordan ting omkring oss er forbundet til himmellegemer langt unna, uttaler Claude-André Faucher-Giguère, som er professor ved Northwestern og medforfatter av den vitenskapelige artikkelen.

Det er også det som slår Peter Laursen, som er postdoktor ved Institutt for teoretisk astrofysikk ved Universitetet i Oslo, der han arbeider med datamodeller for dannelsen av galakser:

– Studien er spennende fordi det forteller noe om opphavet vårt – hvor vi kommer fra og hva vi er laget av. Hvis resultatet blir bekreftet av observasjoner, har vi forstått litt mer av hvordan galakser utvikler seg. Det synes jeg er viktig. 

Simuleringer er ikke virkeligheten

Det er likevel viktig å understreke at det er forskjell på datasimuleringer og virkeligheten. Simuleringer må støttes av observasjoner foretatt med teleskoper.

Etter hvert er det også en del målinger som bekrefter eksistensen av galaktiske vinder, forteller førsteamanuensis Sune Toft fra Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet:

– Vi har mange observasjoner der vi kan se at det er kraftige utstrømninger av gass fra stjernedannende galakser. Gassen blir skutt ut av galaksen. Disse galaktiske vindene er litt av en joker i forståelsen av galaksenes utvikling, men det er ekstremt interessant at galakser ikke er isolerte systemer. 

– Det stemmer også med at noen galakser fortsetter å danne stjerner i mye lengre tid enn det egentlig burde være mulig hvis man ser på hvor mye gass de rommer fra starten.

– De må bli forsynt med ny gass for å opprettholde stjernedannelsen. Så er det flere teorier for hvordan gassen kommer til galaksene, og det er her simulering kan hjelpe oss, for det er vanskelig å observere gass som fortsatt ikke har blitt til stjerner. 

Observasjoner må til

Forskerne har problemer med å se i hvor stor utstrekning gassen i galaktiske vinder helt slipper unna galaksene og finner nye tilholdssteder.

Nå er forskergruppen bak datasimuleringen i full gang med å finne metoder for å teste teorien sin med observasjoner.

Gass er vanskelig å få øye på, men her kan fjerne, sterkt lysende objekter som kalles kvasarer hjelpe. Ved hjelp av teleskoper kan astronomene nemlig se om det mellom oss og kvasarene er gass som blokkerer for en del av lyset. Dermed kan de galaktiske vindene avsløres, påpeker Angles-Alcazar i en e-post.

– Spektroskopiske observasjoner foretatt av romteleskopet Hubble som peker mot fjerne kvasarer, kan brukes til å studere gassen rundt galaksene. Absorpsjonslinjer avslører egenskapene av den gassen som ligger mellom den fjerne kvasaren og oss.

Ikke lett å få øye på gass

Peter Laursen har likevel problemer med å forestille seg at man innen en overskuelig fremtid direkte kan observere gassen flyte mellom galaksene:

– Man kan godt observere en galakse og måle absorpsjonslinjer for gass som ligger i nærheten av den. Så kan man måle hvor raskt gassen beveger seg i forhold til galaksen. Men det forteller bare om gass strømmer til eller fra galaksen. Selve den intergalaktiske overføringen av gass kan jeg ikke se hvordan man skal observere.

Derimot kan man på andre måter sannsynliggjøre at datasimuleringen stemmer med virkeligheten – om man kan stole på den.

Den kan for eksempel si noe om galaksenes oppbygning, rotasjon og kjemiske utvikling. Hvis det stemmer med observasjonene, vil det være en indikasjon på at den ikke er helt feilslått.

Referanse:

D. Anglés-Alcázar mfl: «The Cosmic Baryon Cycle and Galaxy Mass Assembly in the FIRE Simulations», Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, juni 2017, doi: 10.1093/mnras/stx1517 Sammendrag

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