Andromeda Galaxy er omgivet af en konstellation af dværggalakser, der er arrangeret på en meget skæv måde. Analyse af kosmologiske simuleringer offentliggjort i Natur astronomi afslører, at denne grad af asymmetri kun findes i 0,3% af lignende systemer, maler Andromeda som en slående outlier i det nuværende kosmologiske paradigme.
Den rumlige fordeling af galakser giver afgørende indsigt i kosmologi og fysik i mørke stoffer. I henhold til den standard kosmologiske model smelter små galakser over tid i en kaotisk proces for at danne større, hvilket efterlader sverme af svage dværggalakser, der kredserer massive værtsgalakser i et næsten tilfældigt arrangement.
Men ny forskning ved Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam (AIP) viser, at satellitgalakser i de nærliggende Andromeda Galaxy (M31) har overraskende og så langt uforklarlige egenskaber.
I stedet for at blive tilfældigt spredt omkring deres værtsgalakse, som standardmodellen for kosmologi forudsiger, koncentreres over 80% af disse dværggalakser på den ene side af Andromeda -galaksen. Et nyligt datasæt med homogene afstandsmålinger for 37 Andromeda -satellitter fremhæver dette uventede arrangement.
Specifikt ligger alle undtagen en af Andromedas satellitter inden for 107 grader af linjen, der peger mod Mælkevejen, en region, der kun dækker 64% af værtsgalaksen. Indtil nu var det uklart, om denne særlige konfiguration markant udfordrer den aktuelle kosmologiske model eller falder inden for området for kosmisk varians.
“Denne asymmetri er vedvarende og blev endda mere udtalt, da svagere galakser er blevet opdaget, og deres afstande raffineres,” forklarer Mr. Kosuke Jamie Kanehisa, Ph.D. studerende ved AIP og hovedforfatter til undersøgelsen. “Vores analyser viser, at et sådant mønster er ekstremt sjældent i aktuelle kosmologiske simuleringer.”
Moderne kosmologiske simuleringer, der sporer galakseudvikling over kosmisk tid, tilvejebringer et værdifuldt værktøj til at forudsige og sammenligne Galaxy -systemer under den kosmologiske ramme.
“Ved hjælp af to fremtrædende simuleringer søgte vi efter Andromeda-lignende værtsgalakser og analyserede den rumlige fordeling af deres dværg-satellitter ved hjælp af brugerdefinerede målinger til kvantificering af asymmetri. Sammenligning af Andromedas observerede konfiguration med disse simulerede analoger afslørede, at dens satellitfordeling er ekstraordinær sjælden,” siger Dr. Marcel S. Pawlowski fra AIP.
“Vi er nødt til at se på mere end tre hundrede simulerede systemer for at finde kun et, der er lignende ekstrem i dens asymmetri som observeret.” Dette gør Andromeda til en ekstrem outlier og trosser kosmologiske forventninger.
Andromedas asymmetri bliver endnu mere forvirrende, når det kombineres med sin anden usædvanlige funktion: halvdelen af dens satellitter co-bane i en tynd, plan struktur, der minder om planeter, der kredser om solen. Sameksistensen af et sådant plan af satellitgalakser og en skæve satellitfordeling er meget uventet i den kosmologiske standardmodel.
Dette rejser spørgsmål om, hvorvidt Andromedas evolutionære historie er unikt anomal, eller om vores forståelse af Galaxy -dannelse i små skalaer er ufuldstændig.
Selvom disse fund udfordrer aktuelle kosmologiske teorier, er de meget afhængige af nøjagtigheden af de underliggende simuleringer, som er begrænset af, hvor godt de modellerer stjernernes fysik og galakseudvikling.
De næste trin involverer at bestemme, om Andromedas konfiguration er en unik outlier, eller hvis der på lignende måde findes anisotrope galakse -systemer andre steder.
Bestræbelser på at studere fjerne systemer og søge efter sammenlignelige asymmetrier er allerede i gang, og næste generations undersøgelser som Euclid vil fremskynde denne søgning. Derudover vil yderligere analyse af Andromedas fusionshistorie hjælpe med at afgøre, om sådanne ekstreme asymmetrier naturligt kan opstå i et mørkt stof-domineret univers-og hvorfor de forbliver fraværende i aktuelle simuleringer.