I næsten et århundrede har astronomer forstået, at universet er i en ekspansionstilstand. Dette er en konsekvens af generel relativitet, og den hastighed, hvormed den ekspanderer, er kendt som Hubble-konstanten - opkaldt efter den mand, der først bemærkede fænomenerne. Astronomer har imidlertid også lært, at galakser og klynger også har bevæget sig tættere og i forhold til hinanden ved hjælp af universets store strukturer.
I årtier har astronomer forsøgt at spore, hvordan disse bevægelser har fundet sted i løbet af den kosmiske historie. Og takket være bestræbelserne fra det internationale team af astronomer er det mest detaljerede kort til dato skabt af galakserbanerne, der ligger inden for Virgo Supercluster. Dette kort omfatter de tidligere bevægelser fra næsten 1.400 galakser inden for 100 millioner lysår, og viser hvordan vores kosmiske kvarter har ændret sig.
Undersøgelsen, der beskriver deres forskning for nylig, optrådte i The Astrophysical Journal under titlen "Handlingsdynamik for det lokale supercluster". Under ledelse af Edward J. Shaya fra University of Maryland inkluderede teamet medlemmer fra UH Institute of Astronomy, Racah Institute of Physics i Jerusalem og Institute for Research of the Fundamental Laws of the Universe (IRFU) i Paris.
Af hensyn til deres undersøgelse anvendte teamet data fra CosmicFlows-undersøgelserne, en serie på tre undersøgelser, der beregnet afstanden og hastigheden af nabokalakser mellem 2011 og 2016. Flere medlemmer af studieteamet var involveret i disse undersøgelser, som de derefter parret med andre estimater for afstand og tyngdekraftfelt for at konstruere en massiv flowundersøgelse af Virgo Supercluster.
Fra dette var de i stand til at oprette computermodeller, der kortlagde bevægelserne fra næsten 1.400 galakser inden for 100 millioner lysår og i løbet af 13 milliarder år (kun 800 millioner år efter Big Bang). Som Brent Tully, en astronom med UH Institute of Astronomy og en medforfatter på studiet, forklarede i en UH-pressemeddelelse:
”For første gang visualiserer vi ikke kun den detaljerede struktur i vores lokale Supercluster af galakser, men vi ser, hvordan strukturen udviklede sig gennem universets historie. En analogi er studiet af jordens nuværende geografi fra bevægelsen af pladetektonik. ”
Det, de fandt, var, at deres modeller passer godt til nutidens hastighed flyder godt, hvilket betyder, at strukturer og hastigheder, de observerede i deres modeller, stemmer overens med, hvad der er blevet observeret fra galakser i nutiden. De bestemte også, at inden for det rum, de kortlagde, den største tyngdepunkt tiltrækning er Jomfrueklyngen - som ligger omkring 50 millioner lysår væk og indeholder mellem 1300 og 2000 galakser.
Derudover indikerede deres undersøgelse, at mere end tusind galakser er faldet i Jomfrueklyngen i de sidste 13 milliarder år, mens alle galakser inden for 40 millioner lysår fra klyngen til sidst vil blive fanget. På nuværende tidspunkt ligger Mælkevejen lige uden for denne fangstzone, men både Mælkevejen og Andromeda-galaksen er bestemt til at fusionere i løbet af de næste 4 milliarder år.
Når de først har gjort det, vil skæbnen for den resulterende massive galakse ligne resten af galakserne i studieområdet. Dette var en anden afhentning fra undersøgelsen, hvor teamet bestemte, at disse fusionsbegivenheder kun er en del af et større mønster. Dybest set inden for det rum, de observerede, er der to overordnede strømningsmønstre. Inden for en halvkugle af denne region strømmer alle galakser - inklusive Mælkevejen - mod et enkelt fladt ark.
Samtidig bevæger hver galakse sig over hele rumfanget mod gravitationsattraktere, der er placeret langt uden for undersøgelsesområdet. De bestemte, at disse udvendige kræfter ikke er andre end Centaurus Supercluster - en klynge af hundreder af galakser, der ligger ca. 170 millioner lysår væk i Centaurus-stjernebilledet - og den store tiltrækker.
The Great attractor ligger 150 millioner lysår væk, og er en mystisk region, der ikke kan ses på grund af dens placering (på den modsatte side af Mælkevejen). Imidlertid har forskere i årtier vidst, at vores galakse og andre nærliggende galakser bevæger sig mod den. Regionen er også kernen i Laniakea Supercluster, en region, der spænder over mere end 500 millioner lysår og indeholder omkring 100.000 store galakser.
Kort sagt, mens universet er i en ekspansionstilstand, tyder dynamikken i galakser og galakse klynger på, at de stadig graviterer ind i strammere strukturer. I vores kosmiske kvarter er hovedattraktionen helt klart Jomfrueklyngen, der påvirker alle galakser inden for en radius på 40 millioner lysår. Ud over dette er det Centaurus Supercluster og den store tiltrækker (som en del af den større Laniakea Supercluster), der trækker i vores strenge.
Ved at kortlægge denne proces med tiltrækning, der har fundet sted i løbet af de sidste 13 milliarder år, er astronomer og kosmologer i stand til at se, hvordan vores univers har udviklet sig i løbet af størstedelen af sin historie. Med tiden og forbedrede instrumenter, der er i stand til at se endnu dybere ind i kosmos (som f.eks. James Webb-rumteleskopet), forventes vi at kunne undersøge endnu længere tilbage mod kosmos begyndelse.
At kortlægge, hvordan vores univers har ændret sig over tid, bekræfter ikke kun vores kosmologiske modeller og verificerer dominerende teorier om, hvordan materie opfører sig på den største skala (dvs. generel relativitet). Det giver forskere også mulighed for at forudsige fremtiden for vores univers med en rimelig grad af sikkerhed ved at modellere, hvordan galakser og superklynger til sidst vil mødes for at danne endnu større strukturer.
Holdet oprettede også en video, der viser resultaterne af deres undersøgelse, samt en interaktiv model, der lader brugere undersøge referencerammen fra flere udsigtspunkter. Sørg for at tjekke videoen nedenfor, og gå videre til UH-siden for at få adgang til deres interaktive model.
