Dværggalaksers dans forbavser astronomerne
Astronomer har observeret en klynge af dværggalakserne, som kredser rundt i samme retning om en større galakse. Ifølge de bedste modeller for universet burde de ikke opføre sig sådan.
Centaurus A

Centaurus A er en af de store galakser, der er tættest på Mælkevejen. Den er kun 12-13 millioner lysår væk.  (Foto: ESO)

De store galakser i universet er omsværmede. Rundt om dem kredser mange små dværggalakser.

Det gælder også for Centaurus A, som er en stor elliptisk galakse 12-13 millioner lysår herfra. Den har mindst 31 små satellit-galakser omkring sig.

Nu har astronomer fra Schweiz, USA, Australien og Tyskland kigget nærmere på 16 af disse dværggalakser, som det var muligt at bestemme hastigheden på. Og de har fået sig lidt af en overraskelse.

Dværggalakserne bevæger sig nemlig rundt i omtrent samme plan, næsten som planeterne i solsystemet kredser rundt om Solen. Desuden kredser 14 af de 16 dværggalakser den samme vej rundt om Centaurus A.

Historien kort
  • 14 ud af 16 dværggalakser omkring den store galakse Centaurus A bevæger sig rundt i samme retning og i omtrent samme plan.
  • Det er overraskende, fordi sandsynligheden for at danne sådanne systemer er ret lille ifølge de bedste computermodeller for universet.
  • Måske er fysikernes grundlæggende model for universets udvikling ikke god nok. Der kan dog også være andre forklaringer på fænomenet.

Et usædvanligt fænomen

Sådan burde det ikke være. Ifølge astronomernes bedste modeller for universet skulle dværggalakserne ikke organisere sig på bestemte måder omkring de store galakser. De burde være fordelt rundt i alle retninger, og de skulle ikke bevæge sig rundt i samme retning.

»Hvis dværggalakserne blev tiltrukket af den store galakse fra alle mulige retninger, så ville man forvente, at de ville ende i en kugleformet sky og ikke en i skive,« fortæller Radek Wojtak, der er adjunkt på Dark Cosmology Centre (DARK) ved Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet.

Han har ikke været involveret i det aktuelle studie, der er publiceret i tidsskriftet Science, men han forsker selv i dværggalaksers bevægelser.

»Vi kan godt forklare, at dværggalakserne ender i en skive. Det kan være et naturligt fænomen, der ikke behøver at være usædvanligt,« siger Radek Wojtak.

»Men her viser det sig også, at størstedelen af dværggalakserne bevæger sig samme vej rundt. Så ikke alene er dværggalakserne samlet i en skive, de udviser også en form for koordineret bevægelse. Og i dette studie beregner forskerne, at det er et ret usædvanligt fænomen,« siger han.

Universer dukker op i supercomputere

For at finde sandsynligheden for at dværggalakser arrangerer sig på den måde omkring en galakse som Centaurus A, tog astronomerne fat i to forskellige simuleringer af universet udført på supercomputere.

Dværggalaksers bevægelser

Centaurus A er i midten af denne graf, mens de blå og røde prikker markerer dværggalakser, der bevæger sig henholdsvis den ene eller den anden vej rundt om den store galakse. Grafen viser, at 14 ud af 16 dværggalakser bevæger sig rundt i samme retning. (Illustration: O. Müller/Science)

Med meget kraftige computere kan man foretage virtuelle eksperimenter med det, der er for stort til at eksperimentere med i virkeligheden, nemlig universet. Hvis man fodrer supercomputerne med den viden, vi har om forholdene lige efter big bang, naturlovene, det mørke stof og den mørke energi, dukker der galakser op.

I de computerskabte universer har forskerne så fundet galakser, der minder om Centaurus A. Og så viser det sig, at kun en ganske lille del af de virtuelle galaksesystemer – 0,1 procent i den ene simulering og 0,5 procent i den anden – opfører sig på samme måde som den ægte vare.

»Det kan umiddelbart ses som et problem for vores model af universet. Det er hovedbudskabet i den videnskabelige artikel,« siger Radek Wojtak.

Det samme ses i vores galakse

Nu kan det jo være, at Centaurus A med tilhørende dværggalakser bare tilfældigvis tilhører den lille del af galaksesystemerne, der opfører sig anderledes end resten. Men tidligere undersøgelser af dværggalakser omkring vores egen galakse Mælkevejen og om vores store nabogalakse Andromeda har vist tilsvarende opførsel.

Så det er altså ikke bare i et enkelt galaksesystem, dværggalakserne bevæger sig på en anden måde, end den man kunne forvente ud fra modellerne. Det er i tre ud af de tre systemer, der er undersøgt.

Mørkt stof styrer universet

Astronomerne er efterhånden ret sikre på, at galaksernes fordeling i universet i høj grad er styret af mørkt stof – en form for stof, som ikke optager eller udsender lys eller anden elektromagnetisk stråling, og som derfor kun gør sig bemærket gennem tyngdekraften.

I universet er galakserne opstået i enorme tråde (filamenter) af mørkt stof – et gigantisk, kosmisk edderkoppespind i tre dimensioner, om man vil.

Ved hjælp af supercomputere kan astrofysikerne lave simuleringer af universet, så man kan følge, hvordan stoffet hurtigt har samlet sig i trådene. Galakserne er dukket op de steder, hvor koncentrationen af almindeligt stof blev størst.

Der kan være tre forskellige forklaringer:

  1. Af en eller anden grund opfører dværggalakserne om Mælkevejen, Andromeda og Centaurus A sig anderledes end i det store flertal af galaksesystemer i universet.
  2. Måske er computersimuleringerne ikke detaljerede nok. Bedre simuleringer på større supercomputere kan røbe, at den koordinerede dværggalaksedans er helt normal. Det kan også være, at data fra computermodellerne ikke er blevet fortolket korrekt.
  3. Forskerne har ikke ordentlig styr på den fysik, der styrer universet. Den kosmologiske standardmodel er simpelthen ikke god nok, og der skal en bedre model til.  

Måske er vores nabolag specielt

Det er muligt, at vores lokale hjørne af universet er lidt specielt. I kosmisk målestok ligger Centaurus A, Mælkevejen og Andromeda-galaksen ikke langt fra hinanden, og måske har de en fælles dannelseshistorie, som gør dem lidt aparte, når det kommer til dværggalakserne.

De tre galaksesystemer ligger på det, astronomerne kalder den lokale flage (the local sheet). Det er en forholdsvis smal struktur af galakser, der har det tilfælles, at de tiltrækkes og derfor driver mod en stor galaksehob, der kaldes Virgo-hoben.

»Det ville være nyttigt med en computermodel, der ikke forsøger at genskabe hele universet, men blot vores del af det,« siger Radek Wojtak.

»Der findes metoder til at simulere de store strukturer i det lokale univers, og i sådan en computersimulering, der dækker et mindre rumfang, men som har flere detaljer med, ville vi måske se systemer, der i højere grad ligner dem, vi observerer i virkeligheden,« siger han.

Simuleringerne kan snyde

Forskerne har brugt de bedste simuleringer, der findes i dag, men de kan jo altid blive bedre. Det er trods alt ikke nemt at designe computersimuleringer, der skal fortælle hele universets historie.

Desuden er det ikke sikkert, at forskerne virkelig har fundet frem til de virtuelle model-galakser, der bedst ligner den rigtige galakse. Måske skal man indsnævre kriterierne for, hvornår en galakse ligner Centaurus A.

»Det er noget, der vil blive udforsket mere. Der skal nok komme opfølgende videnskabelige artikler, hvor disse mere tekniske spørgsmål bliver undersøgt,« lyder det fra Radek Wojtak.

Teorier for universet skal måske justeres

Og endelig kan det jo være, at fysikernes grundlæggende ideer om, hvordan universet er skruet sammen, ikke helt passer.

Dværggalakserne om Centaurus A er samlet i en skive, og de fleste af dem bevæger sig rundt om modergalaksen i samme retning. (Video: Basel Universitet)

Måske skal der files lidt på noget af de parametre, der indgår i de kosmologiske modeller. Det kan for eksempel være, at det mørke stof ikke opfører sig helt, som forskerne tror.

»Vi skal være forsigtige med at afvise den kosmologiske standardmodel. Og tre galakser er et meget lille antal – der skal flere til for at drage konklusioner. Nu gælder det om at få målinger fra flere systemer, og det skal vi nok også få med fremtidige undersøgelser,« siger Radek Wojtak.

»Men hvis det i fremtiden viser sig, at denne slags systemer er langt mere udbredte, end modellerne forudsiger, så må vi konkludere, at det er noget galt med vores modeller,« siger han.

Så måske kan opdagelsen af dværggalaksernes uventede, koordinerede dans på sigt føre til bedre teorier for universet.

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.