Under det senaste året, forskare har observerat några mycket svaga, diffusa galaxer. Galaxerna är lika svaga som dvärggalaxer, men är fördelade över ett område lika stort som Vintergatan.

Det har varit ett mysterium, hur galaxer så svaga - som innehåller upp till 1000 gånger färre stjärnor än Vintergatan kan fortfarande vara lika stora. Nu visar ny forskning från Niels Bohr Institute att om många supernovor exploderar under stjärnbildningsprocessen, det kan resultera i att både stjärnorna och den mörka materian trycks utåt, får galaxen att expandera. Resultaten publiceras i den vetenskapliga tidskriften, Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society , Oxford University Press.

Galaxer är gigantiska samlingar av stjärnor, gas och så kallad mörk materia. De minsta galaxerna innehåller några miljoner stjärnor, medan den största kan innehålla flera hundra miljarder stjärnor. De första stjärnorna dök upp redan i det mycket tidiga universum cirka 200 miljoner år efter Big Bang, bildas av gaserna väte och helium. Dessa gigantiska moln av gas och damm drar ihop sig och så småningom blir gasen så kompakt att trycket värmer upp materialet, skapar glödande kulor av gas och nya stjärnor föds. Stjärnorna är samlade i galaxer, de första var babygalaxer av ett slag.

Astronomernas teori är att babygalaxerna gradvis växte sig större och mer massiva genom att ständigt bilda nya stjärnor och genom att kollidera med närliggande galaxer för att bilda nya, större galaxer. De största galaxerna i vårt nuvarande universum har alltså varit under konstant bildning genom universums historia. Jorden och vårt solsystem ligger i en stor galax, Vintergatan.

Men den nyupptäckta, ultradiffusa svaga galaxer var svåra att klassificera och medan vissa forskare trodde att diffusa galaxer bara var stora spiralgalaxer med en stor mängd mörk materia, andra trodde att det handlade om vanliga dvärggalaxer.

Återskapa galaxer

Men ett forskningsprojekt ledd av en forskare från Niels Bohr Institutet vid Köpenhamns universitet har kunnat återskapa egenskaperna hos de galaxer som har observerats genom att använda avancerade datorsimuleringar, framförs i samarbete med New York University Abu Dhabi.

"Genom att återskapa nästan 100 virtuella galaxer, vi har visat att när det finns många supernovor under stjärnbildningsprocessen, det kan leda till att stjärnorna och den mörka materien i galaxen trycks utåt, vilket får galaxens utbredning att expandera. När det finns ett litet antal stjärnor i ett utökat område, det betyder att galaxen blir svag och diffus och är därför svår att observera med teleskop, " förklarar Arianna Di Cintio, doktor i astrofysik, Dark Cosmology Center vid Niels Bohr Institutet vid Köpenhamns universitet, som är den ledande forskaren i projektet.

Hon förklarar att mekanismen som gör att stjärnorna rör sig bort från centrum är densamma som kan skapa områden med lägre täthet av mörk materia. De många supernovorna är så kraftfulla att de blåser gasen utåt i galaxen. Som ett resultat av detta rör sig både den mörka materian och stjärnorna utåt så att utbredningen av galaxen expanderar. Att galaxen är spridd över ett större område gör att den blir mer diffus och otydlig.

"Om vi ​​kan återskapa ultradiffusa galaxer med datorsimuleringar, det bevisar att vi är på rätt spår med vår kosmologiska modell. Vi förutspår därför att det finns ultradiffusa galaxer överallt – inte bara i galaxhopar. De domineras av mörk materia och bara en liten procentandel av deras innehåll består av gas och stjärnor och det viktigaste är att de är dvärggalaxer med en massa på bara cirka 10 till 60 gånger mindre än en stor spiralgalax, vilket vill säga betydligt mindre än en stor galax som Vintergatan, säger Arianna Di Cintio.

Dessutom, forskarna förväntar sig att bland de mer isolerade ultradiffusa galaxerna, den största kunde innehålla mer gas. De inleder därför nära samarbeten med forskargrupper som genomför observationer av mycket avlägsna områden på himlen med kraftfulla teleskop för att bekräfta dessa teorier.

"Det kommer att öppna ett helt nytt fönster till galaxbildning - det kan finnas tusentals ultrasvaga galaxer som bara väntar på att bli upptäckt, säger Arianna Di Cintio, som ser fram emot att ta reda på deras antal stjärnor, deras innehåll av element och hur de ultradiffusa galaxerna överlever i galaxhopar.