Hubble-avaruusteleskooppi paljastaa ensimmäiset kuvat meneillään olevista ydintähtijoukkojen sulautumisista

Havainto vahvistaa, että tiedeyhteisössä pitkään esillä ollut teoria kääpiögalaksien tiiviiden ja massiivisten ytimien muodostumisesta on mahdollinen. Nature-tiedelehdessä julkaistua tutkimusta johti tutkijatohtori Mélina Poulain Oulun yliopistosta.

Kääpiögalaksit ovat maailmankaikkeuden yleisin galaksityyppi. Yhteen sulautuessaan ne voivat toimia rakennuspalikoina suuremmille galakseille, kuten Linnunradalle, ja sisältävät vähintään 100 kertaa vähemmän tähtiä. Kääpiögalaksien synnyn ja kehityksen tunteminen on avainasemassa suurempien galaksien kehityksen ymmärtämiselle.  

Huomattava osa kääpiögalakseista sisältää keskuksessaan tiiviin tähtijoukon, joka koostuu yleensä sadoista tuhansista tai sadoista miljoonista tähdistä. Niin sanotut ydintähtijoukot ovat maailmankaikkeuden tiheimpiä tähtijärjestelmiä, ja niiden muodostustavasta on keskusteltu useita vuosikymmeniä. Kääpiögalakseissa ydintähtijoukkojen uskotaan muodostuvan pienempien, niin sanottujen pallomaisten tähtijoukkojen sulautumisesta, kun ne ovat siirtyneet galaksin keskukseen. Pallomaisten tähtijoukkojen sulautumista ei kuitenkaan ole aiemmin suoraan havaittu, jotta teoria olisi voitu vahvistaa.

Harvinaisia piirteitä todistamassa

Tutkiessaan Hubble-avaruusteleskoopilla tehtyjä havaintoja suuresta, lähes 80 kääpiögalaksia sisältävästä otoksesta, professori Francine Marleaun (Innsbruckin yliopisto, Itävalta) johtama kymmenen tutkijan ryhmä kansainvälisestä MATLAS-yhteistyöstä huomasi kourallisen galakseja, joissa on epätavallisen näköinen ydintähtijoukko. Joissakin näkyy pari tähtijoukkoa lähellä toisiaan, kun taas toisiin liittyy piirre, joka muistuttaa ydintähtijoukkoon liittyvää heikkoa tähtivirtaa.

”Olimme yllättyneitä näistä lähellä galaksien keskustaa näkyvistä rakenteista, sillä mitään vastaavaa ei ole aiemmin havaittu”, kertoo Poulain. Tutkijoiden mukaan havainnot todistavat ydintähtijoukkojen kasvua pallomaisten tähtijoukkojen dramaattisessa yhteensulautumisessa.

Tutkijat tekivät simulaatioita heikkojen tähtivirtojen alkuperän vahvistamiseksi ja sulautumisprosessin mallintamiseksi. Chilen Santiagossa sijaitsevan Universidad Técnica Federico Santa María -yliopiston tutkija Rory Smithin johtamassa työssä mallinnettiin erilaisia sulautumisia, joissa tähtijoukkojen lukumäärät, massat ja dynamiikka vaihtelivat.

Tulokset vahvistavat, että tähtivirrat syntyvät, kun yhteen sulautuu kaksi tähtijoukkoa, joilla on suuri massaero. Mitä suurempi massasuhde on, sitä pidemmät tähtiroiskeet syntyvät. Prosessi kestää tähtitieteellisesti lyhyen aikaa, alle 100 miljoonaa vuotta. Prosessin piirteet ovat näkyvissä vielä lyhyemmän aikaa, mikä selittää ilmiön havaitsemisen vaikeuden.

Uusi tutkimus on osa Poulainin tutkimusprojektia, jota rahoittaa Suomen Akatemia. Tutkimus julkaistiin 9.4.2025 arvostetussa Nature-tiedelehdessä (linkki aktiivinen, kun tutkimus on julkinen).