Existensen av dessa klotformiga kluster av miljontals stjärnor har varit känd sedan teleskopet uppfanns på 1600-talet. De runda stjärnsamlingarna återfinns i princip hos alla galaxer, och runt Vintergatan har man i dag identifierat nästan 200. Trots att klotformiga stjärnhopar verkar utgöra en naturlig del av galaxer, har deras ursprung länge gäckat astronomer. Inga teoretiska modeller har helt kunnat påvisa hur de bildas.
Men i en ny artikel som publiceras i Nature har det internationella forskningssamarbetet EDGE (Engineering Dwarfs at Galaxy formation’s Edge), där galaxbildningsgruppen vid Lunds universitet deltar, lyckats lösa gåtan. Studien, som letts av det brittiska universitetet University of Surrey, och som bygger på banbrytande kosmologiska superdatorsimuleringar visar att dvärggalaxer – små och ljussvaga galaxer med förhållandevis få stjärnor – spelar en avgörande roll.
– När galaxer krockar med varandra blir det möjligt för gas mellan galaxerna att komprimeras och skapa de klotformiga stjärnhoparna. Galaxkrockar var mycket vanliga i det tidiga universum, och små galaxer är mycket vanligare än stora galaxer. Dessa två faktorer gör dvärggalaxer till rena fabriker för klotformiga stjärnhopar, säger Oscar Agertz, astronomiforskare vid Lunds universitet.
Ett stort problem för forskarna har tidigare varit att klotformiga stjärnhopar helt verkar sakna mörk materia. Mörk materia tros vara den dominerande komponent, var det gäller massa, i universum. Att förklara hur stjärnbildande gas kan samlas så tätt i det tidiga universum, utan hjälpen av mörk materia, har inte varit uppenbart.
– Men våra datormodeller visar på att detta inte alls är ett problem. Klotformiga stjärnhopar bildas inte där den mörka materian är som tätast, i galaxens centrum. De kan nämligen bildas utanför galaxens centrum, och till och med långt utanför sin värdgalax när denna krockar med andra galaxer. Detta göra att stjärnbildande gas kan komprimeras till de höga densiteter som behövs, säger Oscar Agertz.
Avslöjar även nya objekt
Tack vare hög upplösning samt avancerade modeller för astrofysikaliska processer kan forskarna visa hur dvärggalaxer bildats och utvecklats ända från Big Bang till idag. De nya simuleringarna avslöjar även en helt ny klass av objekt som forskarna kallar klotformiga stjärnhopslikande dvärggalaxer. Dessa har egenskaper som ligger mitt emellan klotformiga stjärnhopar och dvärggalaxer. Objekten ger i sin tur nya insikter om både galaxernas utveckling och förhållandena under den kosmiska gryningen när universum var ungt.
– Bildandet av klotformiga stjärnhopar har varit ett mysterium i hundratals år, så att kunna lägga till ytterligare kontext kring hur de bildas är fantastiskt. Dessutom är det väldigt spännande att kunna hitta en helt ny klass av objekt i simuleringarna, särskilt eftersom vi redan har identifierat en handfull kandidater som existerar i Vintergatan, säger forskaren Ethan Taylor vid Surrey’s School of Mathematics and Physics som lett studien.
Förutom Lunds universitet och University of Surrey har följande lärosäten medverkat: Durham University, University of Bath, University of Hertfordshire, Carnegie Observatories, The American Museum of Natural History, University of Barcelona.
Studien publiceras i den vetenskapliga tidskriften Nature: ”The emergence of globular clusters and globular cluster-like dwarfs”