Astronomija

Ali bodo vse galaksije sčasoma postale eliptične galaksije?

Ali bodo vse galaksije sčasoma postale eliptične galaksije?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Glede na članek Wikipedije Eliptična galaksija imajo eliptične galaksije redek medzvezdni medij. Vem, da se včasih dve spiralni galaksiji trčita, nato pa eksponentno približata stanju eliptične galaksije. Za spiralno galaksijo, ki nikoli ne bo trčila, ker če ni trčila, preden so vse druge galaksije prešle njeno kozmično obzorje, se sprašujem, ali se bo njen medzvezdni medij počasi redčil, dokler ne bo tako tanek, da zvezde ne bodo več omejene na ravnino galaktijo s trenjem in takoj, ko začnejo nekateri od njih rahlo izstopati iz ravnine, bodo s seboj prinesli svoje gravitacijsko polje, zaradi katerega bodo zvezde šle še dlje iz letala in potem, ko bo postalo dovolj široko, bo še hitreje, da bi ga porabile zvezde, ki se premikajo v naključnih smereh.


Najprej zvezde niso omejene na ravnino diska spiralne galaksije zaradi trenja z medzvezdnim medijem. Zvezde so zelo masivni predmeti, medzvezdni medij pa je izredno tanek (primerljiv z najboljšimi laboratorijskimi sesalci na Zemlji), zato trenje dejansko ni povezano. (In če bi obstajali, bi to povzročilo, da bi se zvezde spirali v središče galaksije.) Trki med plinskimi oblaki ponavadi zadržijo plin omejena na tanek disk.

V praksi se bo izolirana spiralna galaksija postopoma spremenila v lečasto (imenovano tudi S0) galaksijo, ne v eliptično. Ko svoj plin porablja za tvorjenje zvezd, bo nastajanje zvezd postopoma prenehalo in vidni spiralni kraki bodo oslabeli in izginili; vam bo ostal gladek disk zvezd. (Ta proces se lahko zgodi hitreje v jatah galaksij, kjer hitro gibanje spirale skozi vroč visokotlačni plin jate plin hitro odstrani in pusti za sabo samo zvezde.)

Zvezde v diskih spiralne galaksije naredi sčasoma nekoliko povečajo navpična gibanja zaradi gravitacijskih učinkov manjših združitev, spiralnih krakov in masivnih molekularnih oblakov (ne zaradi trenja, ampak ker gravitacija molekularnega oblaka nekoliko premakne orbite bližnjih zvezd). Ironično to pomeni, da se bo verjetno zmanjšanje medzvezdnega medija oslabiti težnja zvezd, da povečajo svoje navpično gibanje, ker ne bo več molekularnih oblakov, ki bi vznemirjali zvezdne orbite.

Ob zadostnem času bodo bližnja srečanja med pari zvezd naključno naključno orimirala letikularno galaksijo volja sčasoma se razvije v nekaj bolj podobnega eliptični galaksiji. Ker pa so povprečne razdalje med zvezdami tako velike, je pogostost bližnjih srečanj zelo majhna in celoten postopek bo trajal bilijoni let.


Semena velikanskih galaksij so nastala v zgodnjem vesolju

Slika 1: Široko vidno lažno barvno sliko masivne mirujoče galaksije, ki jo je Surpime-Cam posnel na teleskop Subaru (glavna slika), in od blizu ločljivost v visoki ločljivosti (vložek) IRCS (infrardeča kamera in spektrograf) na teleskopu Subaru. Rumeni krog prikazuje funkcijo širjenja točk tega opazovanja, popravljeno s prilagodljivim optičnim sistemom AO188. Zasluge: NAOJ

Sodobne galaksije kažejo široko raznolikost, vključno s pritlikavimi galaksijami, nepravilnimi galaksijami, spiralnimi in masivnimi eliptičnimi galaksijami. Ta zadnji tip, masivne eliptične galaksije, astronomom ponuja uganko. Čeprav so najbolj masivne galaksije z največ zvezdami, so skoraj vse njihove zvezde stare. V preteklosti so morali predniki masivnih eliptičnih galaksij hitro oblikovati številne zvezde in se iz neznanega razloga nato ustaviti.

Na srečo končna svetlobna hitrost omogoča znanstvenikom način, kako obrniti uro nazaj in si ogledati zgodnje vesolje. Če je galaksija oddaljena 12 milijard svetlobnih let, mora svetloba te galaksije potovati 12 milijard let, preden je dosegla Zemljo. To pomeni, da je svetloba, ki jo opazujemo danes, morala zapustiti galaksijo pred 12 milijardami let. Z drugimi besedami, svetloba je podoba tega, kako je bila galaksija videti pred 12 milijardami let. Z opazovanjem galaksij na različnih razdaljah od Zemlje lahko astronomi rekonstruirajo zgodovino vesolja.

Mednarodna skupina, ki je vključevala raziskovalce Japonskega nacionalnega astronomskega observatorija (NAOJ), Univerze v Tokiu in Univerze v Københavnu, je uporabila podatke teleskopa Subaru in drugih teleskopov NAOJ za iskanje galaksij, oddaljenih 12 milijard svetlobnih let. Med tem vzorcem so kot verjetne rodovine modernih velikanskih eliptičnih galaksij identificirali masivne mirujoče galaksije, kar pomeni masivne galaksije brez aktivnega nastanka zvezd. Presenetljivo je, da so zrele velikanske galaksije obstajale že zelo zgodaj, ko je bilo vesolje šele na poti

Slika 2: Razmerje med zvezdno maso (os x) in velikostjo (os y) ob predpostavki, da so najbolj masivne galaksije v posamezni epohi rodovniki modernih najmasivnejših velikanskih eliptičnih galaksij (rdeča). Sive polne in črtkane krivulje kažejo razvoj velikosti, ki ga povzročajo številne manjše združitve oziroma večje združitve. Zasluge: NAOJ

Ekipa je nato s teleskopom Subaru izvedla nadaljnja opazovanja z visoko ločljivostjo v bližnjem infrardečem območju za 5 najsvetlejših masivnih mirujočih galaksij, oddaljenih 12 milijard svetlobnih let.

Rezultati kažejo, da so masivne mirujoče galaksije sicer kompaktne (le približno 2% velikosti Rimske ceste) skoraj tako težke kot sodobne galaksije. To pomeni, da morajo, da postanejo moderne velikanske eliptične galaksije, povečati približno 100-krat, masa pa se poveča le za približno 5-krat. Primerjava opazovanj z modeli igrač je pokazala, da bi bilo to mogoče, če bi rast spodbujala ne večja združitev, kjer se dve podobni galaksiji združita v večjo, ampak manjše združitve, kjer velika galaksija kanibalizira manjše.

"Zelo smo navdušeni nad posledicami naših ugotovitev," pojasnjuje avtorica avtorja Mariko Kubo, podoktorska raziskovalka pri NAOJ. "Toda zdaj smo na meji ločljivosti obstoječih teleskopov. Izjemna prostorska ločljivost trideset metrskega teleskopa, ki je trenutno v fazi izdelave, nam bo omogočila natančnejše preučevanje morfologij oddaljenih galaksij. Za bolj oddaljene galaksije, daljše od 12 milijard svetlobnih let, potrebujejo naslednjo generacijo vesoljskega teleskopa James Webb. "


Nastanek galaksije:

Trenutno znanstveno soglasje je, da je bila vsa snov v vesolju ustvarjena pred približno 13,8 milijarde leti med dogodkom, znanim kot Veliki pok. V tem času je bila vsa snov stisnjena v zelo majhno kroglo z neskončno gostoto in močno toploto, imenovano Singularnost. Nenadoma se je Singularnost začela širiti in začelo se je Vesolje, kakršno poznamo.

Po hitrem širjenju in ohlajanju je bila vsa snov skoraj enakomerno porazdeljena. V naslednjih nekaj milijard letih so se nekoliko gostejša območja vesolja začela gravitacijsko privlačiti med seboj. Zato so postali še gostejši, tvorili so plinske oblake in velike grude snovi.

Te kopice so postale prvinske galaksije, saj so oblaki vodikovega plina znotraj pragalaktik pretrpeli gravitacijski kolaps in postali prve zvezde. Nekateri od teh zgodnjih predmetov so bili majhni in so postali drobne pritlikave galaksije, drugi pa so bili veliko večji in so postali znane spiralne oblike, kot je naša Mlečna pot.


Model astronomov določa, kako se diskovne galaksije razvijajo tako gladko

Ta ilustracija prikazuje, kako se dve vzorčni orbiti zvezde razpršijo iz skoraj krožnih orbit zaradi gravitacije masivnih kopic znotraj galaksij. Raziskovalci so ugotovili, da milijoni sprememb v orbiti, kot so prikazane tukaj, zgladijo celoten profil svetlobe galaksijskih diskov. Modra zvezda je večkrat razpršena. Oranžno zvezdo zajame gravitacija grude in se premika okoli nje. V ozadju je prikazana tipična, razmeroma gladka spiralna galaksija (UGC 12224). Večja ilustracija. Ilustracija Jian Wu. Slika Galaxy iz raziskave Sloan Digital Sky Survey.

AMES, Iowa & ndash Računalniške simulacije astrofizikom prikazujejo, kako ogromne kepe plina v galaksijah razpršijo nekaj zvezd iz svojih orbit in sčasoma ustvarijo gladko, eksponentno bledenje v svetlosti številnih diskov galaksij.

Raziskovalci z univerze Iowa State, University of Wisconsin-Madison in IBM Research so nadaljevali raziskave, ki so jih začeli pred skoraj 10 leti. Prvotno so se osredotočili na to, kako ogromne kopice v mladih galaksijah vplivajo na orbite zvezd in ustvarjajo diske galaksij s svetlimi središči, ki bledijo do temnih robov.

(Kot je Curtis Struck, profesor fizike in astronomije iz zvezne države Iowa, v povzetku raziskave leta 2013 zapisal: & ldquoNa diskih galaksij brazgotine grobega otroštva in mladostniške napake se sčasoma gladijo. & Rdquo)

Zdaj je skupina soavtor novega članka, ki pravi, da njihove ideje o oblikovanju eksponentnih diskov veljajo za več kot mlade galaksije. To je tudi postopek, ki je močan in univerzalen v vseh vrstah galaksij. Eksponentni diski so navsezadnje pogosti v spiralnih galaksijah, pritlikavih eliptičnih galaksijah in nekaterih nepravilnih galaksijah.

Kako lahko astrofiziki to razložijo?

Z uporabo realističnih modelov za sledenje sipanju zvezd v galaksijah & ldquo menimo, da imamo veliko globlje razumevanje fizičnih procesov, ki rešujejo ta skoraj 50 let star ključni problem, "je dejal rdquo Struck.

Raziskovalci so ugotovili, da gravitacijski impulzi iz velikih grud spremenijo orbite zvezd. Posledično se spremeni celotna porazdelitev zvezd na disku in eksponentni profil svetlosti je odraz te nove zvezdne porazdelitve.

O ugotovitvah astrofizikov in rsquo poroča časopis, ki ga je pravkar objavil Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Soavtorja sta Struck Jian Wu, doktorska študentka iz države Iowa iz fizike in astronomije Elena D & rsquoOnghia, izredna profesorica astronomije v Wisconsinu in Bruce Elmegreen, znanstveni sodelavec pri raziskovalnem centru IBM & rsquos Thomas J. Watson v Yorktown Heights v New Yorku.

Zvezde so razpršene, diski zglajeni

Najnovejše računalniško modeliranje & ndash, ki ga vodi Wu & ndash, je najpomembnejše leto izboljšav modelov, je dejal Struck. Prejšnji modeli so gravitacijske sile komponent galaksije obravnavali bolj približno, raziskovalci pa so preučevali manj primerov.

Najnovejši modeli kažejo, kako lahko zvezdne kopice in gruče medzvezdnih plinov v galaksijah spremenijo orbite bližnjih zvezd. Nekateri dogodki razprševanja zvezd bistveno spremenijo orbite zvezd, celo ujamejo nekatere zvezde v zanke okoli ogromnih grud, preden lahko uidejo v splošni tok galaktičnega diska. Številni drugi razpršeni dogodki so manj močni, manj zvezd je razpršenih in orbite ostanejo bolj krožne.

& ldquoNarava razprševanja je veliko bolj zapletena, kot smo prej razumeli, & rdquo Struck. & ldquo Kljub vsej tej zapletenosti na majhnih lestvicah še vedno dosega gladko porazdelitev svetlobe na velikih lestvicah. & rdquo

Po mnenju raziskovalcev & rsquo modeli modeli povedo tudi nekaj o času, ki je potreben za nastanek teh eksponentnih galaksijskih diskov. Vrste grudic in začetne gostote diskov vplivajo na hitrost evolucije, ne pa tudi na končno gladkost svetlosti.

Hitrost je v tem primeru relativni izraz, saj so časovni okviri teh procesov milijarde let.

V vseh teh letih in celo z modelnimi galaksijami, kjer se zvezde najprej razdelijo na različne načine, je Wu dejal, da modeli kažejo vseprisotnost procesa razpršitve zvezd do eksponentnega pada.

& ldquoZvezdno sipanje je zelo splošno in univerzalno, & rdquo je dejal. & ldquoUstvari eksponentne diske v toliko primerih. & rdquo


Kako se galaksije, ki tvorijo zvezde, razvijejo v 'rdeče in mrtve' eliptične galaksije

Astronomi, ki uporabljajo delno dokončan observatorij ALMA, so našli prepričljive dokaze o tem, kako se galaksije, ki tvorijo zvezde, razvijejo v "rdeče in mrtve" eliptične galaksije in ujamejo veliko skupino galaksij sredi te spremembe.

Že leta astronomi razvijajo sliko evolucije galaksij, v kateri bi združitve med spiralnimi galaksijami lahko razložile, zakaj imajo bližnje velike eliptične galaksije tako malo mladih zvezd. Teoretična slika je kaotična in nasilna: galaksije, ki se združujejo, trkajo plin in prah v kepe hitrega nastanka zvezd, imenovane zvezdni izbruhi, in navzdol v čeljusti supermasivne črne luknje, ki raste v jedru združbe. Ko se vse več snovi spušča na črno luknjo, izbruhnejo močni curki in območje okoli črne luknje sijajno zažari kot kvazar. Curki, ki pihajo iz združitve, sčasoma prepirajo potencialni zvezdni plin v galaksiji in končajo zvezde.

Do zdaj astronomi na tej kritični stopnji oranja z curkom še nikoli niso opazili dovolj združitev, da bi dokončno povezali odtekanje, ki ga povzročajo curki, s prenehanjem aktivnosti zvezdnega izbruha. Med zgodnjimi znanstvenimi opazovanji konec leta 2011 pa je ALMA postal prvi teleskop, ki je potrdil skoraj dva ducata galaksij v tej kratki fazi evolucije galaksij.

Kaj je ALMA dejansko videla? "Kljub veliki občutljivosti ALMA za odkrivanje zvezdnih izbruhov nismo videli ničesar ali skoraj ničesar - kar je točno tisto, kar smo upali, da bo videlo," je povedala vodja preiskave dr. Carol Lonsdale iz Severnoameriškega znanstvenega centra ALMA pri Nacionalnem radijskem astronomskem observatoriju. (NRAO) v Charlottesvilleu v Virginiji. Lonsdale je ugotovitve predstavil na srečanju Ameriškega astronomskega društva v Austinu v Teksasu v imenu mednarodne ekipe astronomov.

Za ta opazovanja je bila ALMA nastavljena tako, da išče prah, ki ga ogrevajo aktivne regije, ki tvorijo zvezde. Vendar se polovica dva ducata galaksij Lonsdale v opazovanjih ALMA sploh ni prikazala, druga polovica pa je bila zelo zatemnjena, kar kaže na to, da je bilo prisotnega zelo malo prahu.

"Rezultati ALMA-e nam razkrivajo, da se v teh mladih, aktivnih galaksijah skoraj ne dogaja zvezde. Model evolucije galaksij pravi, da je to zahvaljujoč njihovim osrednjim črnim luknjam, katerih curki jih stradajo od plinov, ki tvorijo zvezde," Lonsdale rekel. "Ob prvem izstopu iz vrat je ALMA potrdil kritično fazo na časovnem traku evolucije galaksij."

Ko njihov plin, ki tvori zvezde, odpihne, galaksije, ki se združujejo, ne bodo mogle ustvariti novih zvezd. Ko izumre zadnja generacija masivnih in briljantnih, a kratkotrajnih modrih zvezd, dolgotrajne, rdeče zvezde z manjšo maso prevladujejo nad populacijo zvezd združitve in sčasoma dajo galaksiji, ki jo strada plin, rdečkast odtenek.

Nova metoda za iskanje kandidatov za stradajoče galaksije

Da bi podprli to teorijo o stradanju zaradi plina, so jo astronomi morali videti pri delu v številnih združujočih se galaksijah z močnimi curki. Mesto, kjer jih je mogoče opazovati, je med kvazarji, aktivnimi galaksijami, ki so jih našli v vesoljni preteklosti, nekaj milijard svetlobnih let stran.

Lonsdale je dejal: "Manjkajoča faza je morala biti med kvazarji, ki jih je bilo mogoče videti svetlo v infrardečih in radijskih valovnih dolžinah - združitve, ki so bile dovolj mlade, da so njihova jedra še vedno previta v infrardeče svetel prah, vendar dovolj stara, da so bile njihove črne luknje dobro nahranjene proizvajajo curke, opazne v radiu. "

Njihov selektivni lov na te posebne kvazarje se je začel z NASA-jevim vesoljskim plovilom Infrared Survey Explorer (WISE), ki ima na stotine milijonov predmetov vesoljsko infrardečo raziskavo vesolja. Lonsdale je vodil ekipo za raziskovanje kvazarjev WISE, ki je izbrala najsvetlejše in najbolj rdeče predmete, ki jih je posnel ta infrardeči teleskop.

Skupina je nato svoje izbore primerjala z NRAO-jevo anketo VLA Sky 1,8 milijona radijskih objektov in izbrale prekrivajoče se rezultate kot najprimernejše cilje za iskanje dejavnosti zvezdnega izbruha z ALMA. Z opazovanjem na daljših infrardečih valovnih dolžinah kot pri WISE je ALMA Lonsdaleovi ekipi omogočil razlikovanje med prahom, ki ga ogreje zvezdni izbruh, in prahom, ki ga segreva material, ki pada na osrednjo črno luknjo.

Preden Lonsdale in njena mednarodna ekipa objavijo svoje rezultate pozneje letos, mora ALMA preiskati še 26 modrih kvazarjev. Medtem bo s svojo ekipo opazovala te galaksije in še več kot sto z novo nadgrajeno NRAO Karl G. Jansky Very Large Array (VLA).

"ALMA nam je razkril to redko stopnjo stradanja galaksij, zdaj pa se želimo z uporabo VLA osredotočiti na razmejevanje izlivov, ki so tem galaksijam oropali gorivo," je dejal Lonsdale. "Dve najobčutljivejši radijski teleskopski mreži na svetu nam bosta pomagali resnično razumeti usodo spiralnih galaksij, kot je naša Mlečna pot."


Galaktična igra lupine

Ker so astronomi prvič ugotovili naravo galaksij pred skoraj stoletjem, bi si mislili, da jih bomo do zdaj že dobro razumeli.

In v večini primerov se. Toda včasih nam vržejo krivuljo in vsake toliko časa vidimo nekaj, za kar nismo povsem prepričani, da bi ga lahko zlahka razložili.

Zgornja slika prikazuje ravno takšno galaksijo: ESO 381-12. Veličastno, kajne? Ima značilnosti spiralne galaksije ali vsaj diskovne galaksije (spirale so diski, vendar nekatere diskovne galaksije nimajo spiral), nekatere pa so bolj podobne eliptični galaksiji. Toda njegove najbolj očitne lastnosti so tisti čudni loki okoli njega.

Le da niso loki, so školjke. In ogromni so v dolžini deset tisoč svetlobnih let. Kaj bi lahko povzročilo nastanek tako ogromnih struktur?

Najbolj očiten odgovor bi bil trk z drugo galaksijo. Ko galaksije trčijo, lahko njihova medsebojna gravitacija ustvari vse vrste bizarnih, zvitih oblik. Tako eliptična kot spiralna galaksija ima lahko dolge zvezde in plin, ki se oddaljuje od njih (imenovani "plimski repi"), ali pa jih lahko oblikujemo v orjaške obroče.

Te lupine pa so bolj skrivnostne. Videti so samo okoli eliptičnih, ne pa spiralnih. Drugi primeri vključujejo Centaurus A in NGC 3923 (ki ima kar 42 ločenih lupin!). Približno 10 odstotkov eliptikov ima te lupine.

Ena od zamisli o tem, kako so te oblike, če velika eliptična trči z manjšo galaksijo in je trk čelni (manjša galaksija se potopi naravnost skozi sredino eliptične). Zaradi gravitacijske interakcije se lahko valovi materiala stisnejo in razširijo navzven, podobno kot valovanje na ribniku. To lahko povzroči valove nastajanja zvezd, ki proizvajajo lupine. V školjkah se vidijo mlade zvezde, zato je to skladno. Možno je tudi (čeprav manj verjetno), da več trkov zunaj središča odstrani zvezde iz manjše galaksije, jih vrti okoli večje galaksije in ustvari lupine.

Pohajal sem se po znanstvenih revijah in zdi se, da obstaja soglasje, da se čelni trk dogaja na splošno, čeprav so podrobnosti še vedno izobljene. V nekaterih primerih sploh ni jasno, kaj je glavni vzrok. Zanimivo je, da številne, a ne vse od teh galaksij kažejo, da so tudi v preteklosti doživele večje trke (kar je morda razlog, da spiral s školjkami spiralne roke morda ne bodo preživele tako velikih trkov in rezultat po eon ali dva je eliptična galaksija).

Prvo takšno lupinsko galaksijo so odkrili leta 1980, šele pred kratkim pa so detektorji postali dovolj občutljivi, da vidijo šibke lupine proti veliko svetlejši galaksiji. Sumim, da bomo z analizo več teh predmetov dobili boljšo predstavo o njihovi obliki in razvoju, našli pa bomo tudi primere, ki bodo še vedno nekoliko zmedeni. To je skoraj vedno v astronomiji, ko najdemo novo vrsto predmeta.

Pomemben prvi korak je pridobiti splošno predstavo o tem, kako sploh nastajajo. Po tem so bolj čudni primeri ponavadi le rezultat nekega drugega procesa, ki spreminja osnovno strukturo.

Na kratko ponazarja eno mojih najljubših stvari v znanosti: kako se vedno bolj približuje resnici. Prvi korak je lahko največji in razloži najbolj splošne stvari, nato pa so naslednji koraki manjši, vendar vse boljše in boljše delo razložite podrobnosti tega, kar vidimo. Resnice se lahko asimptotično približamo in nikoli doseči v celoti natančno, toda na neki točki je dovolj blizu, da se lahko prepričamo, da smo to dobili.


Spiralna galaksija M33 ali NGC 598

Galaksija trikotnika, znana tudi pod imenom M33, je spiralna galaksija tipa Sc, ki se nahaja v ozvezdju trikotnika. Galaksija M33 NGC 598 je tretja lokalna skupina v naraščajočem vrstnem redu, po Mlečni cesti in Andromedi. Ta galaksija je majhna v primerjavi s sosedo, galaksijo Andromeda M31, in z našo Rimsko cesto, vendar v povprečju spiralnih galaksij vesolja. M33 se nam približa v 182 km / s po R. Brentu Tullyju ali v 179 +/- 3 km / s po Nedu. Nahaja se v svetlobi 3 milijone let. To galaksijo je pred letom 1654 verjetno odkril Hodierna, privrženec Galileje, ki jo je morda združil z odprtim kupom NGC 752.

Charles Messier ga je 25. avgusta 1764 znova odkril in ga katalogiziral kot M33. Galaksija Trikotnika, ki jo je William Herschel razvrstil 11. septembra 1784 pod imenom H V.17, je bila ena prvih spiralnih meglic, ki jih je William Parsons označil za nekatere.

Slika: Galaksija M33 ali NGC 598, tretja galaksija lokalne skupine.


Kako gojiti galaksijo

NASLOV: Raziskava galaksije Carnegie-Irvine. IV. Metoda za določanje povprečnega masnega razmerja združitev, ki so zgradile masivne eliptične galaksije
AVTORJI: Song Huang, Luis C. Ho, Chien Y. Peng, Zhao-Yu Li in Aaron J. Barth
PRVA AVTORSKA USTANOVA: Inštitut za fiziko in matematiko vesolja Kavli, Univerza v Tokiu
STANJE: Sprejeto za objavo v Astrophysical Journal (ApJ)

Predstavljajte si, da se nekega dne odločite, da potrebujete nov hobi. Potem te zadene: & # 8220Kaj pa, če bi naredil galaksijo? & # 8221 To bi bil zagotovo dolg projekt, ki bi zagotovo vzel veliko vašega prostega časa. Viri so lahko težava, vendar si predstavljajte zavist svojih prijateljev, ko (deset milijard let po vrsti) pokažete končni izdelek. Ja, to vsekakor zveni kot dobra ideja & # 8211 raje poskusite ugotoviti, kaj bi to vključevalo.

Najprej se morate odločiti, kakšno galaksijo želite narediti. Galaksije so v vseh oblikah in velikostih, vendar se na splošno razdelijo v dve kategoriji, od katerih ima vsaka množico imen: na eni strani imate galaksije zgodnjega tipa / eliptične galaksije / galaksije z rdečim zaporedjem & # 8211 boste, so precej brez značilnosti, naseljene so s starimi zvezdami, ki ne ustvarjajo zvezd, in so videti rdeče barve (ker so vse vroče, modre zvezde s kratkim življenjem bodisi eksplodirale bodisi so se razvile v rdeče velikane, galaksija pa je polna rdeče pritlikave zvezde in rdeče orjaške zvezde). Po drugi strani pa imate galaksije poznega tipa / spiralne galaksije / galaksije modrega oblaka. Tekoče nastajanje zvezd pomeni, da vsebujejo mlade modre zvezde, zato so na splošno videti modrejše od galaksij zgodnjega tipa. To so galaksije z dramatičnimi spiralnimi kraki, razporejenimi v tanek disk. Ponavadi se vrtijo hitreje kot zgodnjevrstne galaksije.

Imena Early type in Late-type sta nekoliko zavajajoča, mačka iz starih teorij o nastanku galaksij, ki je nakazovala, da se blobby & # 8216zgodnji tip & # 8217 galaksije sčasoma naselijo v lepe urejene diske s spiralnimi kraki, tj. & # 8216late galaksije tipa-& # 8217. Na žalost so te stare teorije, če sploh kaj, prišle nazaj! Izkazalo se je, da galaksije trkajo druga v drugo in se naselijo v eno sestavljeno galaksijo (a združitev galaksij) je precej pogosta. Ta postopek lahko pretvori urejene pozne tipe v neurejene eliptične galaksije zgodnjega tipa.

Izraza & # 8216red-zaporedje & # 8217 in & # 8216blue-cloud & # 8217 sta morda bolj natančna, vendar zahtevata nekaj pojasnil. To so opazovalne klasifikacije: merite, kako svetla je galaksija in kako modra / rdeča (barva ima v astronomiji resnično natančno definicijo: ne da bi se spuščala v podrobnosti, je razlika med tem, koliko modrih fotonov in koliko rdečih fotonov štejete, ko gledate galaksijo) in nato narišete svetlost in barvo drug proti drugemu. Galaksije zgodnjega tipa tvorijo lepo in tesno zaporedje v tej ploskvi: svetlejše, večje galaksije so bolj rdeče. Ločeno od tega & # 8216red-zaporedja & # 8217 je & # 8216 modri oblak & # 8217, dokaj amorfna kapljica galaksij poznega tipa z modrejšimi barvami in stalnim nastajanjem zvezd. Ti so prikazani na sliki 1. Le malo galaksij leži med obema.

Slika 1 & # 8211 Različica risanke rdečega zaporedja in modrega oblaka, ki prikazuje, kako zmanjšanje plina vodi do selitve galaksij na rdeče zaporedje. Galaksije z rdečim zaporedjem se nato združijo med seboj (združitev & # 8216dry & # 8217 je, ko se galaksiji, ki jima je že zmanjkalo plina, združijo skupaj: to pomeni, da združitev ne vodi do nastajanja svežih zvezd) in na koncu tvori masivne eliptične galaksije .

V današnjem dokumentu & # 8217s je vse, kako najti galaksije z rdečim zaporedjem. Pomislite na to kot na nekakšen priročnik za vaš novi projekt! Avtorji najprej razpravljajo o trenutnem znanstvenem soglasju. Ko je bilo vesolje mlado, so se nekoliko gostejša območja sesula pod lastno gravitacijo in tvorila kapljice temne snovi različnih velikosti, v katere je padel plin. Ta plin je oblikoval zvezde, od katerih so nekatere eksplodirale kot supernove, ustvarjale so težke elemente in izganjale plin iz mlade proto-galaksije. Nekaj ​​tega plina (ki ga kemično obogatijo ostanki supernov) je nato padlo nazaj pod gravitacijo in iz njega so nastale nove zvezde. Ključno pri tem je, da so večje proto-galaksije imele močnejšo gravitacijo in so tako zadržale več plina, pri čemer je plin tudi hitreje padal nazaj. Tako lahko večje proto-galaksije prestanejo več ciklov kemične obogatitve, preden jim zmanjka plina (ključna vloga mase galaksij je bila že prej poudarjena na astrobitih).

Ko galaksijam končno zmanjka goriva za nadaljnje nastajanje zvezd (bodisi zato, ker se je navadilo ali ker je bilo pregnano), rečemo, da je nastajanje zvezd ugasnil. Vse, kar vam je ostalo, je kompakten & # 8216 rdeči grudek & # 8216 brez stalnega nastajanja zvezd. Ta dejansko ni veliko podobna sodobni eliptični galaksiji, ki ni posebej kompaktna. Če si bomo naredili svoje, moramo ugotoviti, kako priti drug do drugega.

Za bolj ali manj razrešitev tega problema je bila uporabljena kombinacija simulacij združevanja galaksij in opazovanj. Edini način, kako rdečo grudo galaksije razbiti v masivno eliptično, je strmoglavljenje več galaksij ena v drugo. Vendar obstaja nekaj opozoril. Združevanja galaksij je več vrst: lahko so & # 8216suhe & # 8217 ali & # 8216mokre & # 8217 (če trčijo galaksije vsebujejo plin, ki ga lahko uporabimo za oblikovanje zvezd, je to mokra združitev in če sta obe že uporabljeni ki jih napolni s plinom, je suha) in so lahko manjše ali večje (večje združitve so, ko sta dve trkajoči galaksiji bolj ali manj enake velikosti, manjše združitve so tam, kjer je ena bistveno manjša od druge). To so praktične stvari, ki jih moramo vedeti, če bomo zgradili to galaksijo.

Izkazalo se je, da bodo dovolj le majhne združitve, če želite narediti res impresivno masivno eliptično galaksijo. Karkoli drugega bodisi pomladi galaksijo (sproži nastajanje svežih zvezd in jo pripelje nazaj v modri oblak) bodisi ne uspe pravilno napihniti velikosti galaksije. Manjša združitev doda kup energije (ki vsem zvezdam omogoča, da zavzamejo širše orbite okoli galaksije), ne da bi dodali preveč odvečne mase (ki bi orbite tesneje povezala).

Cilj avtorjev je ugotoviti, kakšno razmerje med masami galaksij je bilo značilno za združitve, ki so tvorile resnične galaksije. Za to uvajajo novo metodo, ki se opira na dejstvo, da so res masivni rdeči grudci & # 8211 semena masivnih eliptičnih galaksij & # 8211 veliko bolj kemično obogateni kot njihovi manjši kolegi, s katerimi se kasneje združijo. Ideja je, da ker gre za suhe združitve, so vse zvezde nastale približno istočasno. Vendar bodo zvezde na obrobju masivnih eliptičnih galaksij prihajale iz majhnih sistemov, medtem ko bodo zvezde v jedru tiste iz prvotnega velikega rdečega grudca. Sem že rekel, da je modra ali rdeča skupina zvezd odvisna od starosti teh zvezd, če pa so vse iste starosti, pride v poštev nov učinek, da se kemično obogatene zvezde pojavijo rdeče zaradi učinka, imenovanega & # 8216metal linijska odeja & # 8216, kar samo pomeni, da težki elementi prednostno absorbirajo modro svetlobo.

Rezultat je to če če domnevate, da so vse zvezde enake starosti in izmerite barvo jedra in obrobja masivne eliptične galaksije, lahko sklepate, kako kemično obogateni sta obe regiji & # 8211 in s tem, kako masivni so galaksiji zvezde nastali v bili (za obrobje je to povprečje, saj so zgrajene iz številnih majhnih galaksij). Razmerje med njimi bi vam moralo povedati, kakšno je bilo povprečno razmerje mas v združitvah, ki so povečale galaksijo, ali z drugimi besedami, kako majhne morajo biti vaše združitve. Z uporabo te tehnike pri raziskavi galaksij Carnegie-Irvine bližnjih svetlih galaksij lahko avtorji ugotovijo, da so bližnje masivne eliptične galaksije, ki so nastale s kopičenjem na veliko galaksij, približno pet do desetkrat manjše od osrednjega rdečega grudca. To je na splošno v skladu s prejšnjimi rezultati (glej sliko 2), kar je dobra novica za metodo, ki so jo oblikovali avtorji.

Slika 2 & # 8211 Rezultati: oranžne in modre črte in stolpci prikazujejo različne rezultate, ki jih avtorji dobijo z uporabo metode na različne načine. Prikazani so tudi rezultati opazovanja, pridobljeni z drugimi metodami (siva / črna) in napovedi simulacij (zeleno). Metoda avtorjev & # 8217 se v celoti strinja z delom, ki so ga opravili drugi.

Če povzamemo: če želite zgraditi eliptično galaksijo, morate najprej spustiti kup plina v kapljico temne snovi, večja, boljša. Pustite vreti dve milijardi let ali dokler zvezde ne prenehajo. To večkrat ponovite z veliko manjšimi količinami plina in temne snovi (pet do desetkrat manjše), nato pa jih spustite na rdeči grudec, ki ste ga najprej naredili. Naredite to približno osem milijard let. Poskrbite, da bo vaš rdeči grušče izoliran od zunanjih virov svežega plina, ali pa boste po naključju naredili spiralno galaksijo. Voilà & # 8211 ena resnično impresivna eliptična galaksija.


Kako umirajo galaksije?

Umetnikovo pojmovanje galaksije Rimske ceste. Zasluge: Nick Risinger

Vse sčasoma umre, tudi galaksije. Torej, kako se to zgodi?

Čas, da se spopademo z našo galaktično smrtnostjo. Ne kot majhna bitja iz mesa ali kot drobce kamenja ali celo razmeroma skromna krogla plazme, ki jo obkrožimo.

Danes bomo razmišljali o življenjski dobi galaksije, v kateri prebivamo, Rimske ceste. If we look at a galaxy as a collection of stars, some are like our Sun, and others aren't.

The Sun consumes fuel, converting hydrogen into helium through fusion. It's been around for 5 billion years, and will probably last for another 5 before it bloats up as a red giant, sheds its outer layers and compresses down into a white dwarf, cooling down until it's the background temperature of the universe.

So if a galaxy like the Milky Way is just a collection of stars, isn't that it? Doesn't a galaxy die when its last star dies?

But you already know a galaxy is more than just stars. There's also vast clouds of gas and dust. Some of it is primordial hydrogen left from the formation of the universe 13.8 billion years ago.

All stars in the Milky Way formed from this primordial hydrogen. It and other similar sized galaxies produce 7 bouncing baby stars every year. Sadly, ours has used up 90% of its hydrogen, and star formation will slow down until it both figuratively, and literally, runs out of gas.

The Milky Way will die after it's used all its star-forming gas, when all of the stars we have, and all those stars yet to be born have died. Stars like our Sun can only last for 10 billion years or so, but the smallest, coolest red dwarfs can last for a few trillion years.

That should be the end, all the gas burned up and every star burned out. And that's how it would be if our Milky Way existed all alone in the cosmos.

Fortunately, we're surrounded by dozens of dwarf galaxies, which get merged into our Milky Way. Each merger brings in a fresh crop of stars and more hydrogen to stoke the furnaces of star formation.

There are bigger galaxies out there too. Andromeda is bearing down on the Milky Way right now, and will collide with us in the next few billion years.

When that happens, the two will merge. Then there'll be a whole new era of star formation as the unspent gas in both galaxies mix together and are used up.

Eventually, all galaxies gravitationally bound to each other in this vicinity will merge together into a giant elliptical galaxy.

The Andromeda Galaxy. Credit: Adam Evans

We see examples of these fossil galaxies when we look out into the universe. Here's M49, a supermassive elliptical galaxy. Who knows how many grand spiral galaxies stoked the fires of that gigantic cosmic engine?

Elliptical galaxies are dead galaxies walking. They've used up all their reserves of star forming gas, and all that's left are the longer lasting stars. Eventually, over vast lengths of time, those stars will wink out one after the other, until the whole thing is the background temperature of the universe.

Eta Carinae shines brightly in X-rays in this image from the Chandra X-Ray Observatory.

As long as galaxies have gas for star formation, they'll keep thriving. Once it's gonzo, or a dramatic merger uses all the gas in one big party, they're on their way out.

What could we do to prolong the life of our galaxy? Let's hear some wild speculation in the comments below.


Tidal tails

This exceptional massive ejection is being caused by a tidal tail, produced by the galaxy’s merger with another galaxy. Tidal tails are elongated streams of stars and gas extending into the interstellar space, as a result of tidal forces caused by the interaction – like the moon’s tidal pull on Earth.

Tidal tails are commonly seen in nearby merging galaxies, but it is difficult to identify them in the distant universe because of their low luminosity. Luckily, even though ID2299 was observed at a time when the universe was only 4.5 billion years old (our universe is now about 14 billion years old), we were able to see this ejection when it first started happening, when these tails are usually at their brightest.

Some of the galaxy’s gas is being ejected as a result of a merger. ESO/M. Kornmesser, Author provided

We discovered this exceptional galaxy by inspecting a survey of galaxies made with the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), designed to study the properties of the cold gas in more than 100 galaxies in the distant universe. Data from ALMA provided the spectrum of the cold, star-forming gas. The ejection was observed as a broad emission line, near the very prominent emission line associated with the galaxy. From this spectrum, we were able to measure the mass and velocity of the ejected gas.

This is the first time we have observed a typical massive star-forming galaxy in the distant universe about to die because of a massive cold gas ejection. Our study provides an important observational confirmation of the fact galaxies can stop forming stars as a result of gas expulsions.

Part of the gas is ejected in large tails and as the galaxies get closer they merge to form a single system. Jeremy Fensch, et al

Simulations and previous observational results suggested gas ejections were associated with galactic winds produced either by the accretion of gas onto a supermassive black holes or intense star formation episodes. In our study, we showed that the ejection detected in ID2299 cannot be explained by a galactic wind. The results might therefore lead us to revise our understanding of how galaxies stop forming their stars.

Our study shows that mergers have a crucial role in the evolution of galaxies because they are capable of expelling large quantities of gas from galaxies, shutting down star formation and affecting galaxy growth.

Future studies with deeper and higher resolution data will allow us to better understand the dynamics of the ejected gas in ID2299. Observing more ejections in other distant galaxies will also be important to understand how common these phenomena are.


Poglej si posnetek: Sudar Galaksije Mlečni Put i Magelanovog Oblaka (December 2022).