Andromeda – den glupska galaxen som slök Vintergatans okända syskon

En nyligen gjord intergalaktisk upptäckt som orsakade rubriker över hela världen har en indisk koppling. I slutet av juli 2018 kom det många rapporter om att forskarna Richard D’Souza och Eric Bell vid University of Michigan hade dragit slutsatsen att Vintergatan en gång hade ett syskon, som slukades av granngalaxen Andromeda för ungefär två miljarder år sedan.

Resultaten publicerades i Nature Astronomy Journal den 23 juli 2018 och har väckt uppmärksamhet på grund av att de kan komma att förändra vår förståelse av hur galaxer slås samman och utvecklas över tid.

När två galaxer dras till varandra genom gravitationskraften riskerar de att kollidera. När detta inträffar brukar den större vanligen ta in den mindre. Andromeda, den största galaxen i den lokala grupp som även Vintergatan är en del av, antogs länge ha slukat flera små galaxer under årens lopp. Genom att använda datorsimuleringar kom D’Souza och Bell fram till att en av de galaxer som Andromeda hade slagits samman med faktiskt var en stor sådan, den tredje största i den ”lokala gruppen” efter Vintergatan.

Forskarna har föreslagit att stjärnorna i denna söndertrasade galax till sist hamnade i en omloppsbana runt Andromeda, vilket ger dess yttre ett svagt stjärnljus, och i dess förbryllande satellitgalax, M32. Forskare har länge försökt att lista ut hur M32 formades, eftersom den är en ovanlig elliptisk galax (till skillnad från Vintergatan som är spiralformad) som är rik på stjärnor. De nya rönen pekar på att den slaktade galaxens oförstörda kärna förblev intakt och bildade M32.

Den försvunna galaxen, som i medierapporteringen beskrivits som Vintergatans syskon eller syster, har fått namnet M32p. Resultaten är intressanta inte bara därför att de tyder på att M32ps kärna överlevde kollisionen utan att även Andromedas skiva förblev intakt, trots att den slogs samman med en så stor galax. Det strider mot den traditionella vetenskapliga övertygelsen om att kollisioner mellan två enheter av den här storleken dramatiskt skulle påverka strukturen hos den kvarvarande galaxen.

Richard D’Souza, rapportens huvudförfattare, kommer från den indiska delstaten Goa, där hans familj fortfarande bor. Han bedriver för närvarande postdoktoral forskning vid University of Michigan. D’Souza är även jesuitpater och medlem av Vatikanens observatorium, en astronomisk institution som stöds av den romersk-katolska kyrkan.

D’Souza har gjort en lång och lysande akademisk karriär, där han har studerat en intressant mix av olika ämnen. Han är född 1978 i Pune, och han tillbringade sina första år i Kuwait. 1990 flyttade han till Goa, där hans familj fortfarande bor, och började på en jesuitskola. Han tog sin kandidatexamen i fysik vid St Xavier’s College i Mumbai (Bombay), vilket följdes upp med en masterexamen i Heidelberg i Tyskland. Därefter återvände han till Pune och tog en andra kandidatexamen i filosofi, som följdes av en i teologi. Han doktorerade i astronomi vid Ludwig Maximilian-universitetet i München och innehar nu en post doc-tjänst vid University of Michigan.

I denna intervju med Scroll.in talar D’Souza om sin intressanta akademiska utveckling, om hur hans religiösa och vetenskapliga sökande berikar varandra och om vad hans upptäckt innebär för Vintergatans framtid.

Hur skulle du förklara din senaste upptäckt för en lekman?

Min forskning kretsar kring hur galaxer växer genom sammanslagningar. En galax som Andromeda, vår närmaste stora granne, antas under sin livstid slås ihop med hundratals små galaxer på grund gravitationens attraktionskrafter. Dessa mindre galaxer går under i processen på grund av gravitationsvågornas krafter, som lämnar en svans av stjärnstoft efter sig (ungefär som smulor) kring huvudgalaxen, som kallas dess stellära halo [en ljusring av stjärnor, övers.anm.].

Genom att studera en galax stellära halo har jag utvecklat en teknik för att beräkna storleken på den största galaxen som gick under i processen. Det påminner om att gissa vad ett litet barn har ätit genom att titta på smulorna och röran som finns runt omkring det!

Observationer under det senaste decenniet har visat att Andromeda har störst stellär halo av alla galaxer av den storleken. Vi insåg att Andromeda måste ha slagits samman med en riktigt stor galax för att kunna bygga upp en så stor stellär halo. Vi kan förstå detta lättare genom en analogi till näringslivet. Precis som företag växer även galaxer genom sammanslagningar. Ett företag kan växa försiktigt i storlek genom att slås samman med andra mindre företag. Men om ett stort företag vill växa snabbare behöver det förhandla fram en sammanslagning med ett annat påtagligt stort företag. På samma sätt drog vi utifrån observationer av Andromedagalaxens stellära halo slutsatsen att Andromeda slogs samman med en tämligen stor galax (en fjärdedel av dess storlek) för inte så länge sedan.

Hur lång tid tog det att nå fram till detta resultat? Och hur såg din forskning ut tidigare?

Vi började att fundera på detta projekt för ungefär ett och ett halvt år sedan! I mitten av förra året började vi att skissa på det och blev klara med det mesta inom sex månader. Faktagranskningen via Nature Journal tog ytterligare sex månader. Innan dess, när jag doktorerade vid Max Planck-institutet i Tyskland, koncentrerade jag mig på att göra noggranna observationer av stellära halos hos mer avlägsna galaxer.

Hur förändrar denna upptäckt din förståelse av universum? I pressmeddelandet från University of Michigan sägs det att detta skulle kunna ”förändra den traditionella förståelsen av hur galaxer utvecklas”. Kan du utveckla det?

Det har traditionellt antagits att så stora sammanslagningar skulle förstöra galaxernas skiva och konvertera dem till spiralformade elliptiska galaxer. Vi vet nu att Andromedagalaxens skiva överlevde denna synnerligen stora sammanslagning, även om vi inte vet exakt hur. Detta forskningsresultat kullkastar således ett huvudparadigm inom vår förståelse av galaxernas evolution. En sak som vi kan ta med oss från detta är att galaxernas skivor är mer motståndskraftiga än vad man tidigare antagit. Vi hoppas att dessa resultat kommer att skapa intresse för ytterligare studier för att förstå under vilka särskilda omständigheter som galaxernas skivor överlever så stora sammanslagningar.

Vilken betydelse har det faktum att Vintergatan hade en systergalax? Hur klassas en galax som en syskongalax?

Andromedagalaxen och Vintergatan ligger relativt nära varandra, och de är de största medlemmarna i den ”lokala gruppen” av galaxer. Astronomer har länge studerat den lokala gruppen inklusive dess mindre medlemmar och antagit att man haft tämlig bra kännedom om deras närmaste omgivning. Vi inser nu att det har funnits en annan galax där ute (som vi kallar M32p) som var ungefär hälften så stor som Vintergatan och som förintades av Andromeda. Det är en total överraskning! Det gör M32p till den tredje största medlemmen i den lokala gruppen. Nästa mindre medlem, Triangelgalaxen, är minst åtta gånger mindre än Vintergatan. Så M32p var verkligen det sedan länge försvunna syskonet som nu kommit till rätta. Vi skojade mellan oss att det var ”den saknade familjemedlemmen” som ingen ville tala om.

Kan studiet av M32p kasta mer ljus över vår galax?

Vintergatan har för närvarande en stor satellitgalax som kallas Stora magellanska molnet, som den kommer att slås samman med inom cirka 1–2 miljarder år. Även om Stora magellanska molnet är mycket mindre än M32p så var astronomerna oroliga för huruvida Vintergatans skiva kommer att överleva sammanslagningen. Andromeda och M32p har nu lärt oss att Vintergatan kommer att överleva denna sammanslagning.

Några forskare har talat om möjligheten av att Andromeda kolliderar med Vintergatan om några miljarder år. Säger Andromedas uppslukande av M32p något om detta i något avseende?

Andromedagalaxen rör sig mot Vintergatan med en hastighet av ungefär 110 km/s och kommer så småningom att kollidera med denna inom cirka 4–5 miljarder år. Till sist kommer vår galax att utgöra en del av Andromedagalaxens stellära halo. Eftersom båda galaxerna är stora och har jämförbar massa misstänker vi att Andromeda eventuellt inte överlever kollisionen och kanske transformeras till en elliptisk galax. Det är så här som universum och gravitationskrafterna fungerar. Vi måste komma ihåg att inom en liknande tidsram kommer vår sol att förvandlas till en röd jättestjärna, expandera i storlek och göra jorden obeboelig. Det kanske är betydligt mer oroande.

Du har studerat teologi, filosofi och fysik. Det är en ovanlig och fascinerande rad av ämnen. Hur skiljer sig dessa områden åt och hur går de in i varandra?

Studierna i filosofi och teologi gav mig en chans att vidga mitt tänkande. Filosofin gav mig ett kritiskt förhållningssätt till den naturvetenskap som jag lärde mig vid universitetet, inklusive dess antaganden och godkända världsåskådning. Teologin hjälpte mig att reflektera över de djupare frågor som motiverar oss människor: varifrån kommer vi, vart är vi på väg, och vad är livets mening? Även om jag uppskattar naturvetenskap så är den litet restriktiv och begränsande i sitt angreppssätt; filosofi och teologi utrustade med mig redskap för att tänka och reflektera över en bredare uppsättning av frågor och problem.

Den katolska kyrkan har historiskt ibland befunnit sig i konflikt med naturvetenskapen. Det är ovanligt, om än inte helt okänt, att ha naturvetenskapliga forskare som också är präster. Hur samverkar dina religiösa och vetenskapliga övertygelser?

Det är ganska olyckligt att den katolska kyrkan under historiens gång har begått ett antal misstag när det gäller naturvetenskapen, i synnerhet när hon har känt att hennes makt och lära har varit hotad. Men det måste också påpekas att den katolska kyrkan på sitt sätt, genom utvecklingen av universiteten i Europa men också genom att ett antal av hennes präster aktivt har varit involverade i naturvetenskapen under århundradena, har bidragit till naturvetenskapens utveckling. Denna del av berättelsen utelämnas ofta.

Jag ser ingen grundläggande motsättning mellan mina religiösa och mina vetenskapliga övertygelser. De går i praktiken hand i hand. Mina religiösa övertygelser säger mig att Gud skapade världen som någonting gott i enlighet med vissa lagar. Detta grundläggande antagande försäkrar mig att naturlagarna är konstanta och faktiskt värda att studera. Det är därför som naturvetenskapen blomstrade i väst, till skillnad från kulturer där gudar och därigenom verklighetsuppfattningen var mer ombytlig och excentrisk. För mig innebär studiet av universum att jag lär mig mer om dess skapare. Sålunda är studiet av astronomi, stjärnorna och galaxerna en yttersta form av tillbedjan.

Vad fick dig att studera religion och sedan gå vidare och bli präst?

Jag studerade vid en jesuitskola i Goa och blev alltmer fascinerad av jesuiterna där. Det var där som grunden för min kallelse lades. Dessutom utövade deras långa historia med att arbeta inom naturvetenskaperna en stor dragningskraft på mig.

Var befinner sig den astronomiska forskningen i Indien i dag? Och har du några planer på att återvända efter det att du har avslutat din postdoktorala forskning i Michigan?

Det finns ett antal excellenta astronomiska centra i Indien i dag, särskilt i Pune och Bangalore. Av tradition har forskningen i vårt land tenderat att vara mer teoretisk, men det håller på att förändras i snabb takt. Förbättrade observationer kräver vanligtvis stora investeringar, i synnerhet när det gäller pengar och resurser. Dagens optiska astronomi styrs av nya observationsresultat, som i sin tur är beroende av tillgång till de rätta teleskopen, instrumenten och resurserna. Jag tror att våra indiska naturvetenskapliga forskare skulle kunna göra större banbrytande framsteg om regeringen investerade mer i instrumentutrustning.

Efter min postdoktorala forskning i Michigan planerar jag att återvända till Vatikanobservatoriet. Jag är öppen för möjligheter att forska och samarbeta med naturvetenskapliga forskare i Indien.

Översättning: Per Lindqvist

Artikeln är hämtad från nättidskriften Scroll.in och publiceras med utgivarens tillstånd.

Soumya Rao är skribent för nättidningen Scroll.in.