Vår bild av galaxers uppkomst och utveckling håller just nu på att revolutioneras. Det nya James Webb-teleskopet har visat att enorma galaxer, med välutvecklade skivor av stjärnor och gas – likt vår egen galax Vintergatan – existerar betydligt tidigare i universums historia än vad observationer och teoretiska modeller tidigare har visat. Ett stort antal frågor kräver nu ett svar.
I detta projekt kommer bidrar LMK-stiftelsen med en postdoktjänst till den så kallade galaxbildningsgruppen under ledning av Oscar Agertz vid Institutionen för Fysik, avdelning för astrofysik vid Lunds universitet. Forskargruppen kommer att arbeta med att besvara frågor som: 1) Hur har kosmiska gasflöden lyckats sätta samman tunna galaxskivor så snart efter Big Bang? Hur kan ”rotationen” hos galaxer bevaras när vi tror att destruktiva galaxkrockar är vanliga tidigt i universum? 2) Varför är takten på bildandet av nya stjärnor så mycket högre än förväntat? 3) Vad är ödet för dessa galaxer, efter ytterligare cirka 13 miljarder år av utveckling? Kan vi länka samman dem med objekt vi ser runtom oss idag?
Fysiken bakom dessa frågor är just nu okänd, vilket har gjort denna gåta till ett hett ämne inom forskningsfältet. För att kunna besvara frågorna måste forskarna konstruera nya, stora matematiska modeller som kan beräkna hur dessa typer av galaxer har bildats. Modellerna måste ta hänsyn till en myriad av fysikaliska processer och mekanismer, inklusive universums expansion, fluiddynamik, stjärnors bildande och utveckling, stjärnor och mörk materias rörelse, supernovaexplosioner och den kemisk anrikning som då sker av interstellär gas, för att nämna ett fåtal.
En ny avancerad teknik kommer att nyttjas för att så nära som möjligt kunna återskapa och studera de objekt som James Webb-teleskopet observerar, så kallade ”genetiska modifikationer”. Tekniken gör det möjligt att ta en simulerad galax, gå tillbaka till dess absoluta barndom och göra små förändringar i dess miljö som i sin tur leder till en potentiellt annan livslinje när galaxen utvecklas under fysikens lagar. Detta gör det möjligt att förstå, och till och med kontrollera, vilka skeenden i livet hos en galax som spelar roll för vad som kännetecknar den.
