Med hjälp av en superdatorsimulering, ett forskarlag vid Lunds universitet i Sverige har lyckats följa utvecklingen av en galax under ett spann på 13,8 miljarder år. Studien visar hur, på grund av interstellära frontalkollisioner, unga och kaotiska galaxer mognar med tiden till spiralgalaxer som Vintergatan.

Strax efter Big Bang för 13,8 miljarder år sedan, universum var en oregerlig plats. Galaxer kolliderade ständigt. Stjärnor bildades vid en enorm andel inuti gigantiska gasmoln. Dock, efter några miljarder år av intergalaktiskt kaos, den oregerliga, embryonala galaxer blev mer stabila och mognade med tiden till välordnade spiralgalaxer. Det exakta förloppet av denna utveckling har länge varit ett mysterium för världens astronomer. Dock, i en ny studie publicerad i Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society , forskare har kunnat ge viss klarhet i frågan.

"Med hjälp av en superdator, vi har skapat en högupplöst simulering som ger en detaljerad bild av en galax utveckling sedan Big Bang, och hur unga kaotiska galaxer övergår till välordnade spiraler", säger Oscar Agertz, astronomiforskare vid Lunds universitet.

I studien, astronomerna, ledd av Oscar Agertz och Florent Renaud, använda Vintergatans stjärnor som utgångspunkt. Stjärnorna fungerar som tidskapslar som avslöjar hemligheter om avlägsna epoker och miljön där de bildades. Deras positioner, hastigheter och mängder av olika kemiska grundämnen kan därför, med hjälp av datorsimuleringar, hjälp oss förstå hur vår egen galax bildades.

"Vi har upptäckt att när två stora galaxer kolliderar, en ny skiva kan skapas runt den gamla på grund av de enorma inflödena av stjärnbildande gas. Vår simulering visar att de gamla och nya skivorna långsamt smälte samman under en period av flera miljarder år. Detta är något som inte bara resulterade i en stabil spiralgalax, men också i populationer av stjärnor som liknar dem i Vintergatan, säger Florent Renaud, astronomiforskare vid Lunds universitet.

De nya rönen kommer att hjälpa astronomer att tolka nuvarande och framtida kartläggningar av Vintergatan. Studien pekar på en ny riktning för forskning där huvudfokus kommer att ligga på samspelet mellan stora galaxkollisioner och hur spiralgalaxernas skivor bildas. Forskargruppen i Lund har redan startat nya superdatorsimuleringar i samarbete med forskningsinfrastrukturen PRACE (Partnership for Advanced Computing in Europe).

"Med den aktuella studien och våra nya datorsimuleringar kommer vi att generera mycket information som betyder att vi bättre kan förstå Vintergatans fascinerande liv sedan universums början, avslutar Oscar Agertz.