Universets største byggesten holder sig fint på plads

Vores univers består af ubegribeligt mange dele: Sorte huller, neutronstjerner, stjerner og planeter for at nævne et par stykker.

I mange hundrede år har genier brudt deres hjerne med at prøve at forstå de processer, der foregår ude i rummet, fordi de håber at komme tættere på svarene på nogle af livets essentielle spørgsmål. Hvor kommer vi fra, hvordan blev vi til, og findes der mon andre som os derude?

En af de ting, som har optaget forskerne allermest, er galaksehobe. Ud over at være spændende i sig selv, er galaksehobe universets største byggesten og derfor en central del i vores overordnede forståelse af universet.

Fordeling af gasser er langt fra tilfældig

Nu har en forskergruppe fra Dark Cosmology Centre fra Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet gjort os lidt klogere på et af de store mysterier for galaksehobe – hvordan det kan være, at gassen i galaksehobe altid ligger på samme måde.

Svaret kan fortælle en masse om, hvorfor galaksehobe ser ud, som de gør, og hvordan en galaksehob opfører sig, når den bliver dannet. I sidste ende kan det gøre os klogere på, hvad der skete, da vores egen galaksehob blev til. Som altid leder svarene på universets helt store spørgsmål altså tilbage til os selv.

Indtil nu har man troet, at fordelingen af gasserne var tilfældig, men det er langt fra tilfældet, viser resultaterne fra den danske forskergruppe.

Gassen falder tilbage på plads

Man har længe vidst, at gassen i mellem galakserne i en hob, den intergalaktiske gas, i alle kendte hobe ligger på en bestemt måde. Men det er første gang, at nogen påviser, at dette ikke skyldes rent tilfælde, eller blot er et resultat af, hvornår gasserne kom til.

Den danske forskergruppe har fundet ud af, at der er stor orden i fordelingen af den ’intergalaktiske gas’, og hvis man skubber den ud af sin form, vil den falde tilbage på plads af sig selv. Denne form viser sig ved, at gassen lægger sig tættere inde i midten af galaksehoben og blive mere og mere diffus i det yderste af hoben.

Det svarer i meget forsimplet forstand til en glaskugle med en masse lag sand i forskellige farver. Hvis du ryster kuglen, så meget du kan, falder sandet alligevel tilbage i nøjagtig samme formation som før.

»Gassen lader simpelthen til at foretrække at opføre sig på én helt bestemt måde. Denne nye viden betyder, at vi er et skridt på vejen til bedre at forstå de fysiske regler, der gælder for gassen i en galaksehob. Den kan blandt andet hjælpe os med nemmere at bestemme massen af en galaksehob,« siger astrofysiker Diana Juncher fra Dark Cosmology Centre, som blandt andre står bag de nye resultater.

Forskergruppens videnskabelige artikel er stadig til gennemsyn, men har fået positivt feedback indtil videre. Diana Juncher har desuden skrevet speciale om emnet, som du kan se nederst i artiklen under ‘videnskabelige kilder’.

Galaksehobene bliver bragt ud af balance

I en galaksehob har gassen et kraftigt tryk, som presser gassen udad. Samtidig har hoben et kraftigt tyngdefelt, som trækker gassen indad. Gassen bliver altså både trykket indad og hevet udad på samme tid og er på den måde i balance med sig selv.

Forskerne fandt ud af, at hvis gassen bliver bragt ud af den balance – som da du rystede din glaskugle før – vil den meget hurtigt falde tilbage i nøjagtig samme form, som den var før.

For at undersøge dette havde forskerne brug for en galaksehob. Men da sådan nogle er ret svære at få fat på, var de nødt til at lave computersimulerede hobe med tusindvis af galakser i sig. Vores egen galaksehob er for lille til at simulere til den slags forsøg, fordi den ’kun’ har 30 galakser i sig.

Forskerne bragte de mange forskellige computersimulerede galaksehobe ganske lidt ud af balance, dog ikke ved at ryste en glaskugle, men ved at ’perturbere’ gassen. Det betyder, at de først øgede tyngdekraften, så dens træk i gassen var større end gassens tryk udad, og derefter mindskede de tyngdekraften, så dens træk i gassen var mindre end gassens tryk udad.

På en måde kan man forestille sig, at galaksehoben stod og pulserede, mens dette stod på. Først trak den sig en anelse sammen, og dernæst pustede den sig en smule op.

Mere end tilfældigheder på spil

Uanset hvordan forskerne perturberede de computersimulerede galaksehobe, viste det sig, at de alle placerede sig i samme form med den tætteste mængde af gas i midten af hoben. Denne form kalder forskerne for en ’attraktor’, fordi det er den, gassen helst vil ligge i.

Det viste forskergruppen, at der måtte være mere end tilfældigheder på spil i fordelingen af den intergalaktiske gas.

I den computersimulerede virkelighed tager det kun få uger at køre en perturbation, som den forskergruppen har gjort, hvor de har vekslet mellem øget og mindsket tyngdekraft 40 gange. I den virkelige verden ville hver af de 40 gange svare til omkring en milliard år – altså sammenlagt 40 milliarder år.

På den måde er forsøget faktisk en slags forudsigelse af virkeligheden. Sammenlignet med de computersimulerede hobe er universet nemlig stadig en ung størrelse med sine knap 13,7 milliarder år på bagen.

»Selvom galaksehobene i universet er unge og derfor endnu ikke er blevet perturberet ligeså meget som vores simuleringer endnu, så bekræfter observationer, at formen på gasserne i hobenes indre del – som er blevet perturberet mest – stemmer overens med den form, vi har fundet frem til,« siger Diana Juncher.

Øger vores forståelse af galaksehobe

Selvom der allerede findes metoder til at udregne massen på en galaksehob, kan opdagelsen af ’attraktoren’ i intergalaktisk gas være med til at gøre livet betydeligt nemmere for de mennesker, der arbejder med at bestemme hobenes masser.

»Ligningen for at udregne massen på en galaksehob findes allerede, men nu ved vi, at der er en regel for, hvor gassen placerer sig. Derfor kan vi lave en ligning, som afhænger direkte af, hvad du kan observere, hvilket sparer os for en masse besvær,« siger Diana Juncher.

Gruppens forsøg med simulerede galaksehobe fortsætter, og fremover vil de forsøge at lave endnu mere realistiske perturbationer af den intergalaktiske gas.

»Galaksehobene er vigtige for vores forståelse af universet, blandt andet fordi de hjælper os til at bestemme, hvor meget normalt stof og hvor meget mørkt stof og mørk energi, der findes derude. De er simpelthen universets største byggesten.«