I dag, vid det 233:e AAS-mötet i Seattle, astronomer från Sloan Digital Sky Survey (SDSS) meddelar att de har utvecklat ett nytt verktyg för att hitta annars dolda galaxsammanslagningar i data från kartläggningen av närliggande galaxer vid Apache Point Observatory (MaNGA) undersökning av SDSS. Dessa resultat visar att genom att gå bortom enkla sökningar efter sammanslagna galaxer baserat bara på hur de ser ut, astronomer kommer nu att kunna hitta fler galaxsammanslagningar än någonsin tidigare.

"Sammanslagna galaxer är nyckeln till att förstå galaxens evolution, men det kan vara svårt att hitta dem, " säger Rebecca Nevin från University of Colorado, huvudförfattaren till studien. Nevin presenterar detta arbete denna vecka som ett avhandlingssamtal, eftersom den låg till grund för hennes doktorsexamen. avhandling vid Colorado med professor Julie Comerford.

Ett par sammanslagna galaxer är en av de vackraste sevärdheterna inom astronomi, med gigantiska tidvattenströmmar av stjärnor och ovanliga former som ibland liknar djur (t.ex. Antennerna, Möss, grodyngel, eller pingvingalaxer). Dock, dessa vackra synliga egenskaper är synliga finns bara i en liten bråkdel av sammanslagna galaxer – och även då bara under en liten del av de miljarder år som det tar för två galaxer att helt smälta samman till en. Vissa galaxer som annars ser "normala" ut kan fortfarande vara på väg att smälta samman.

Astronomer har utvecklat ett sätt att hitta dessa dolda sammanslagningar. De skapade en metod som använder simuleringar av sammanslagna galaxer för att förutsäga både hur sammanslagningarna skulle se ut och hur stjärnorna i galaxerna skulle röra sig. Genom att jämföra deras resultat med observationer av galaxer från SDSS:s kartläggning av närliggande galaxer vid Apache Point Observatory (MaNGA) undersökning, astronomer kommer att kunna bli mycket bättre på att identifiera sammanslagna galaxer i det vilda.

"Dessa simuleringar tillåter oss att förutsäga de mer subtila tecknen på sammanslagna galaxer, så vi kan hitta sammanslagningar i SDSS-data som tidigare var gömda, " förklarar Laura Blecha (University of Florida), ytterligare en nyckelmedlem i laget.

Det teamet presenterar idag är den del av deras metod som analyserar galaxbilder. De har i princip gjort ett galaktiskt fotoalbum, inklusive bilder av galaxer i alla stadier av sammanslagning. Förr, astronomernas "fotoalbum" av galaxsammanslagningar var sparsamma, inklusive endast galaxer i fusionsstadiet där de såg ut som spektakulära sammanslagningar.

"Nu för tiden, det skulle vara helt otänkbart att bara ta en eller två selfies varje år, ", sa Nevin. "Vi har moderniserat fotoalbumet för sammanslagningen av galaxen – nu är det som att ta en selfie av en sammanslagning av galaxen om dagen i flera år."

Astronomerna planerar att göra dessa omfattande fotoalbum offentligt tillgängliga för alla. Astronomer kommer att använda dem för att studera hur galaxer förändras när de genomgår sammanslagningar.

Teamets arbete hittills är redan ett stort steg framåt i identifiering av fusioner, men de tar redan nästa steg. De har redan börjat infoga data om hur stjärnorna rör sig i galaxerna från SDSS MaNGA-undersökningen. Detta gör att teamet kan identifiera ännu fler sammanslagningar – de där galaxen ser helt "normal ut".

Nyckeln till denna nya analys är att införliva data från MaNGA om hur stjärnor i galaxer rör sig. "Genom att gå bortom enbart bilder och införliva stjärnkinematik, vi kommer att hitta många fler sammanslagna galaxer, " säger Karen Masters från Haverford College, talesperson för SDSS. "Vi kommer att kunna lära oss hur fusionsprocessen påverkar hur galaxer i vårt universum utvecklas."

Denna stjärnkinematik avslöjas i kartorna skapade av SDSS:s MaNGA-undersökning. Eftersom spektra som MaNGA observerar kommer från ljuset från alla stjärnor i en viss del av en galax, stjärnor, spektra är något förskjutna av Dopplereffekten – blåskiftade för de delar av en galax som rör sig mot jorden och rödförskjutna för de delar som rör sig bort från jorden. Dessa subtila skiftningar avslöjar hur stjärnorna rör sig runt galaxen.

När galaxer smälter samman, stjärnorna i dem kolliderar nästan aldrig, men de kastas runt, skapa dramatiska förvrängningar i mönstret för hur stjärnor rör sig runt galaxen – mönster som astronomer kallar "stjärnkinematik". I en typisk, icke sammansmältande spiralgalax, stjärnorna roterar på en enkel, förutsägbart mönster. Men om en sådan galax genomgår en sammanslagning, det enkla mönstret blir kaotiskt, skapa vilda (men förutsägbara) arrangemang av stjärnrörelser. När en galaxs mönster av stjärnrörelser har blivit förvrängda av en sammanslagning, stjärnkinematikdata från MaNGA ger direkta bevis på sammanslagningen. Nevins team, som inkluderar astronomer från University of Colorado Boulder, University of Florida, och Princeton University, börjar lägga till stjärnkinematikdata i sitt arbete.

"När vi förbättrar våra maskininlärningsalgoritmer för att införliva stjärnkinematik för sammanslagna galaxer, vi kan identifiera olika stadier av fusionen. Störningarna i stjärnorna kan vara längre än att avbilda signaturer av en sammanslagning som svaga tidvattensvansar, som bleknar mycket snabbare. Detta innebär att vi kan identifiera senare stadier i fusionen, när i avbildningen ser galaxerna ut precis som vanliga galaxer. Detta är en kraftfull ny teknik i studien av sammanslagna galaxer."

Att förstå fusioner är inte bara viktigt för astronomer som Nevins team; denna förståelse kan hjälpa oss att förutsäga framtiden för vår egen galax. Vintergatan kommer att smälta samman med de stora och små magellanska molnen om cirka 2,5 miljarder år – och förutspås sedan gå samman med den mycket mer massiva Andromedagalaxen om fem miljarder år, kombineras för att bilda en enda supergalax, som vissa dubbar "Milkdromeda". Denna händelse kan kasta ut solen ur galaxen, men det kommer inte att spela någon roll för framtida invånare på jorden, som kommer att ha svalts av solen när den förvandlas till en röd jättestjärna ungefär samtidigt. Men kanske kommer våra ättlingar att se detta själva när de reser bland stjärnorna.