Päevalille galaktika, Messier 63, on meie vaatevälja suhtes kallutatud, kusjuures üks pool on selgelt tolmlikum kui teine. See on arenenud spiraalgalaktika, millel pole viimasel ajal olulist ühinemist toimunud ja mis on vaid mõnevõrra spiraalsem (või flokulentsem) kui meie oma. (ESA / HUBBLE & NASA)

Mis tunne oli siis, kui Linnutee kujundas?

Miljard aastat tagasi oleks Linnutee olnud tundmatu. Nii sai see oma tänapäevase kuju.

Linnutee galaktika võib olla vaid üks triljoneid vaadeldavas universumis, kuid see on kordumatult eriline nagu meie kosmiline kodu. Koosnedes mõnesajast miljardist tähest, umbes triljonist päikesemassist väärtuses tumedast ainest, ülimassiivsest keskmisest mustast august ning hulgaliselt gaasi ja tolmu, oleme tegelikult tänapäevastele galaktikatele mõnevõrra tüüpilised. Me ei kuulu ei suurimate ega väiksemate galaktikate hulka, samuti pole me ülimassiivses klastris ega leiti eraldatuna.

Eriliseks teeb meid aga see, kui arenenud oleme. Mõned galaktikad kasvavad kiiresti, kulutades kütuse ja muutudes uute tähtede moodustumisel võime muutuda punaseks ja surnuks. Mõnes galaktikas toimuvad suured ühinemised, mis muutuvad spiraalidest elliptiliseks. Ja teised kogevad tohutuid loodete häireid, põhjustades pühkimist, sirutatud spiraalivarred. Kuid mitte Linnutee. Me kasvasime üles täpselt nii, nagu te oskasite oodata. Nii me sinna jõudsime.

Whirlpooli galaktika (M51) tundub oma spiraalvarraste kohal roosa, kuna toimub palju tähekesi. Sel konkreetsel juhul käivitab Whirlpooli galaktikaga gravitatsiooniliselt interakteeruv lähedalasuv galaktika selle tähe moodustumise, kuid kõigil gaasirikastel spiraalidel on mingil tasemel uus tähe sünd. (NASA, ESA, S. BECKWITH (STSCI) JA HUBBLEERIMISKORRAL STSCI / AURA)

Praegu on Linnutee moodi galaktikad uskumatult tavalised. Siin on mõned omadused, mida nad tavaliselt kuvavad:

  • sadu miljardeid tähti,
  • kontsentreeritud pannkoogitaoliseks kujuks,
  • ümbritsetud ümmarguste kobaratega, halokujulised,
  • mis sisaldab spiraalseid relvi, mis ulatuvad radiaalselt väljapoole kümnete tuhandete valgusaastate jooksul,
  • millel on keskne tulbakujuline funktsioon, mis pärineb punnist,
  • tohutu kogus gaasi ja tolmu, mis on koondunud galaktilisele tasapinnale,
  • ja noori tähti moodustavaid piirkondi, kus gaasid ja tolm on kõige tihedamad.

Selline behemot avaldab tohutut gravitatsioonilist tõmmet, mõjutades kõike muud läheduses olevat. Sellist galaktikat saate kaugelt ära tunda, sest sellest väljuv tähevalgus on iseloomulik kingitus. Kuid see ei saanud nii olla igavesti. See, mida me oma universumina teame, sai alguse Suure Pauguga umbes 13,8 miljardit aastat tagasi ja galaktikad ei saanud alati nii olla. Tegelikult, kui vaatame tagasi piisavalt kaugele, näeme, et erinevused hakkavad ilmnema.

Tänapäevase Linnuteega võrreldavad galaktikad on arvukad, kuid Linnutee-sugused nooremad galaktikad on oma olemuselt väiksemad, sinisemad, kaootilisemad ja üldiselt gaasirikkamad kui need galaktikad, mida täna näeme. Kõigi esimeste galaktikate puhul läheb see efekt äärmusesse. Nii kaugele kui me kunagi varem oleme näinud, järgivad galaktikad neid reegleid. (NASA JA ESA)

Võrreldes Linnutee ja teiste Linnutee-sarnaste galaktikatega, mida täna näeme, olid galaktikad:

  • noorem, mida näitab noorte tähtede arv
  • sinisem, kuna sinisemad tähed surevad kõige kiiremini,
  • väiksemad, kuna galaktikad sulanduvad ja meelitavad aja jooksul rohkem ainet,
  • ja vähem spiraalilaadsed, sest me näeme ainult kõige aktiivsemate, kaugemate, tähte moodustavate galaktikate helgemaid osi.

Meie tänane galaktika on teisisõnu 13,8 miljardit aastat kestnud kosmilise evolutsiooni tulemus, kus suur hulk väikeseid proto-galaktikaid sulandus ja meelitas neisse täiendavat ainet. Me oleme need, mis jäävad pärast seda, kui meie enda alla on neelatud lugematu arv teisi galaktikaid.

Tähtede moodustumine, gaasisillad ja ebakorrapärase kujuga galaktikad on vaid mõned funktsioonid, mis tekivad Hickson Compact Group 31-s. Kompaktsed rühmad võivad sageli illustreerida, kuidas galaktikate ühinemised ilmnevad erinevates etappides ja erinevates olukordades. (NASA / STSCI / WIKISKY / HUBBELI JA WIKIMEDIA ÜHINE KASUTAJA FRIENDLYSTAR)

Lugu sellest, kuidas me oma Linnutee ehitasime, on nagu hiiglasliku ehitise ehitamine LEGOdest. Ainult, et LEGO-d jäävad aja jooksul samaks, muudavad nad struktuuri kokkupanemisel aktiivselt vormi. See oleks nagu alustada kõigist tükkidest, et panna kokku 100 erinevat X-Wing LEGO hävitajat, ja lõpetada tähe hävitajaga, kui olime valmis.

Galaktikad, nagu näete, ei kasva lihtsalt teiste galaktikate ligimeelitamise ja suuremate moodustamiseks ühinemise teel. Ka galaktikad arenevad, mis tähendab, et nad:

  • pöörlema,
  • moodustavad tähed,
  • lehtri sisu keskpunkti poole,
  • genereerida tiheduslaineid piki oma spiraalivarsi,
  • meelitada kosmiliste kiudude kaudu väljaspool galaktikat täiendavat ainet,
  • ja muuta kuju ja orientatsiooni, lähtudes teistest galaktikatest ja neisse langevast ainest.
Interakteeruvate galaktikate mitmelainepikkune kompositsioon NGC 4038/4039, antennid, mis näitavad nende nimekaimu loodete sabasid raadios (blues), varasemaid ja hiljutisi tähesündmusi optiliselt (valged ja täpilised) ning valikut praeguseid tähte moodustavaid piirkondi mm / submm ( apelsinid ja kollased). Algus: ALMA esimesed mm / submm testivaated ribades 3 (oranž), 6 (merevaik) ja 7 (kollane), näidates üksikasju, mis ületavad kõiki teisi lainepikkuste vaateid. ((NRAO / AUI / NSF); ALMA (ESO / NAOJ / NRAO); HST (NASA, ESA ja B. WHITMORE (STSCI)); J. HIBBARD, (NRAO / AUI / NSF); NOAO / AURA / NSF )

Kui varaseimad proto-galaktikad, mis lõpuks Linnuteeks kujunesid, võisid moodustuda vaid 200–250 miljonit aastat pärast Suurt Pauku, jätkus kosmiline evolutsioon kogu selle aja jooksul.

Esimene etapp moodustas kõige varasemad tähed ja täheparved, milleks kulub umbes 100 miljonit aastat ja mis moodustati Põlisest materjalist (vesinik ja heelium), mis oli jäänud Suurest Paugust. Need täheparved arenesid kiiresti, mille tulemuseks on nende tähtede väga kiire eluiga. Kui need tähed surid, reostasid nad tähtedevahelist keskkonda raskete elementidega, mis andis tulemuseks tähtede teise põlvkonna. Selleks ajaks, kui 200–300 miljonit aastat oli möödunud, olid täheparved üksteisega sulandunud, millest sündisid esimesed galaktikad.

Galaktikad, kus toimub praegu gravitatsiooniline vastastoime või ühinemine, moodustavad peaaegu alati ka uued säravad sinised tähed. Algul moodustab tähtede moodustamise lihtne kokkuvarisemine, kuid suurem osa tänapäeval nähtavatest tähtede moodustumisest tuleneb vägivaldsemast protsessist. Selliste galaktikate ebaregulaarsed või häiritud kujundid on peamine signaal, et just see juhtub, ja nende ühinemiste tõendusmaterjal võib ulatuda tagasi nii kaugele kui meie teleskoobid praegu näevad. (NASA, ESA, P. OESCH (GENEVA ÜLIKOOL) ja M. MONTES (UUE LÕUNA-WALSI ÜLIKOOL)

Seejärel hakkab kosmiline veeb võtma kuju. Mida aeg edasi, seda kiiremini võib gravitatsioon jõuda suuremate vahemaadeni, põhjustades suuremahuliste aineklambrite sisselangemist. Kui varajasest galaktikast väiksem klomp kukub, rebeneb see loodete kaupa ja suunatakse õrnalt galaktika sisemusse ja aeglaselt, kus see saab lihtsalt aja jooksul imenduda.

Need väikesed ühinemised on tavalised ja sellesse kategooriasse kuulub kõik, mis moodustab umbes kolmandiku kogu galaktika massist. Mis tahes sisestruktuurid, nagu spiraalharud, tähte moodustavad piirkonnad, latt või mõhk, peaksid kõik jääma puutumatuks. Samal ajal annab täiendav gaas ja tolm uue kütuse uutele tähepõlvkondadele. Tähtede moodustumine intensiivistub tavaliselt ühinemisürituste ajal, isegi väiksemate sündmuste ajal. Esimese 2 või 3 miljardi aasta jooksul oli see protsess tavaline.

Kui universumis toimuvad sarnased suurused galaktikad, ühinevad nad uute tähtede moodustamiseks vesiniku ja heeliumigaasiga. Selle tulemuseks võib olla tähtede moodustumise märgatavalt tõus, sarnaselt sellele, mida me täheldame läheduses asuvas galaktikas Henize 2–10, mis asub 30 miljoni valgusaasta kaugusel. See galaktika areneb ühinemise järgselt tõenäoliselt hiiglaslikuks elliptiliseks. (Röntgen (NASA / CXC / VIRGINIA / A.REINES ET AL); RADIO (NRAO / AUI / NSF); OPTIKA (NASA / STSCI))

Kuid aja möödudes ja universumi laienedes muutuvad ühinemised keskmiselt vähem levinud, kuid suurema tähtsusega. Galaktikad kogunevad ja koonduvad mitme erineva suurusega rühmadesse, kuid aeg-ajalt võivad need moodustada suuri galaktikoklastrid, mille mass on sada või isegi tuhandeid kordi suurem kui meie enda kohaliku grupi mass. Need tihedad galaktikaparved on mõned kõige silmatorkavamad vaatamisväärsused kogu universumis, kuid nad on ka suhteliselt haruldased: suurem osa massist ja suurem osa galaktikast asub väikestes rühmades nagu meie oma, mitte massiivsetes klastrites, mida nii näeme levinud meie universumis. Selleks ajaks, kui 4 või 5 miljardit aastat oli möödunud, sai selgeks, et me ei saa kunagi massiivse klastri osaliseks.

On siiski oluline, et hoiame need ühinemised väikesed. Kui kogeme suurt, kus põrkuvad kaks sama suurusega galaktikat, võivad nad kutsuda esile tähtede moodustumise tohutu purunemise, mis võib ära kasutada kogu olemasoleva tähte moodustava gaasi ja galaktikas aine omavahel segada.

Ultramassiivne, sulanduv dünaamiline galaktikaparv Abell 370, mille gravitatsiooniline mass (enamasti tumeaine) on siniselt järeldatud. Selliseid massilisi kobaraid leidub palju elliptilisi galaktikaid, nagu miljardeid aastaid tagasi toimunud suurte ühinemiste tulemusel. Ka spiraale on endiselt palju, kuna selle galaktikaklastri kogumass võib ületada kohaliku grupi tuhat korda suuremat massi. (NASA, ESA, D. HARVEY (ŠVEITSI TEHNOLOOGIA INSTITUUT), R. MASSEY (DURHAMI ÜLIKOOL, Suurbritannia), HUBBLE SM4 ERO TEAM JA ST-ECF)

Selle tulemuseks on tavaliselt hiiglasliku elliptilise galaktika loomine: see, mis moodustab tähti korraga kõikjal tohutult ja siis mitte kunagi enam. See on enamiku galaktikate galaktikate evolutsiooni lõppstaadium, kuid see sõltub mitmest suurest galaktikast, kes kokku purunevad. See realiseerimine aitab selgitada, miks hiiglaslikud elliptilised kujundid on massiliste galaktikaparvede sees tavalised, kuid rühmades või üksteisest palju harvemad.

Suure ühinemise loomiseks kulub palju massi, mis on aja jooksul üles ehitatud. Kuni galaktika on piisavalt massiline (nagu Linnutee suurus või võrreldav), on uute tähtede (gaasi) moodustamiseks materjali saadaval. Kuni galaktikatel on nurkne impulss ja eelistatud pöörlemistelg (mida nad teevad suurema ühinemise puudumisel) ja seni, kuni neil on piisavalt aega, et asuda püsivasse vormi (mis neil kõigil on, välja arvatud juhul, kui hiljutine suurem ühinemine), eeldame, et neil on spiraal kuju.

Isoleeritud galaktika MCG + 01–02–015, mis on oma üksildase olekuga enam kui 100 000 000 valgusaastat kõigis suundades, arvatakse praegu olevat Universumi pikim galaktika. Selles galaktikas nähtud omadused on kooskõlas sellega, et tegemist on massiivse spiraaliga, mis moodustus väikestest väiksemate ühinemiste seeriast, kuid mis oli sellel rindel olnud miljardeid aastaid suhteliselt vaikne. (ESA / HUBBLE & NASA JA N. GORIN (STSCI); TUNNUSTAMINE: JUDY SCHMIDT)

Meie Linnutee kasvas tõenäoliselt hulgast proto-galaktikatest, mis asusid spiraalkujuliseks, ja guugeldas seejärel järk-järgult paljusid kohalikus rühmas esinevaid väiksemaid galaktikaid. Me ei kogunud isegi enamikku neist; see au läheb meie naabrile Andromedale. Samuti ei tehta seda: tänapäeval liituvad meiega satelliitgalaktikad ja mõned meie äärealadel asuvad galaktikad, nagu kaks Magellaani pilve, mis tõenäoliselt umbes järgmise paarisaja miljoni aasta pärast ära söövad.

Linnutee ette toonud kosmiline lugu on üks suurimaid. Kui tegemist on galaktika domineerimisega, on mass ülekaalus.

Aja möödudes hakkas see tasane kettakujuline kuju kerima. Meie spiraalvarred muutusid selgemaks ja arendasid neis rohkem pöördeid. Spurs tuli relvast lahti ja gravitatsiooniline interaktsioon viis meid galaktika sabaotsadesse tähtede moodustamiseni. Täiendav gaas voolas äärelinna, viies selle lõpuks keskusesse.

Kuna galaktikad arenevad edasi, arendavad nad ka funktsioone, mida võime ära tunda. Aine kõige tihedamas piirkonnas moodustub keskne mõhk. On radu, mis on asja tuumasse juhtimisel edukamad: keskne riba areneb ja kasvab. Gaasi ja tähtede dünaamika tõttu muutub galaktika veelgi õhemaks kettaks ja levib servade suunas, suurendades raadiust, kuid vähendades paksust.

Ja lõpuks, kuna gravitatsioon on vältimatu, sulanduvad lõpuks kõik omavahel ühendatud galaktikad. Linnutee ise on praeguseks, umbes 4 miljardit aastat hiljem, mõeldud ühinemiseks Andromeedaga.

Fotode seeria, mis näitab Linnutee ja Andromeda ühinemist ning kuidas taevas ilmub erinevalt Maast, nagu see juhtub. See ühinemine toimub tulevikus umbes 4 miljardit aastat. Tähtede moodustumise tohutu purunemine põhjustab punaste ja surnute gaasivaba elliptilist galaktikat: Milkdromeda. Üks kohalik ja suur elliptiline kuju on kogu kohaliku rühma saatus. (NASA; Z. LEVAY JA R. VAN DER MAREL, STSCI; T. HALLAS; JA A. MELLINGER)

Linnuteele viinud kosmiline lugu on pideva evolutsiooniga. Me moodustasime tõenäoliselt sadadest või isegi tuhandetest väiksematest varajases staadiumis galaktikatest, mis ühinesid. Spiraalsed relvad moodustusid ja hävisid interaktsioonide käigus mitu korda, moodustades alles areneva galaktika pöörleva, gaasirikka loomuse. Tähtede moodustumine toimus lainete sees, sageli vallandusid väikesed ühinemised või gravitatsiooniline vastasmõju. Ja need tähtede moodustumise lained tõid kaasa supernoova kiiruse suurenemise ja raskmetallide rikastamise. (See kõlab nagu kõigi lemmik koolijärgne tegevus.)

Need pidevad muutused toimuvad endiselt ja lõppevad miljardite aastate pärast, kui kõik kohaliku rühma galaktikad on ühinenud. Igal galaktikal on oma ainulaadne kosmiline lugu ja Linnutee on vaid üks tüüpiline näide. Nii täiskasvanuks saades areneme edasi.

Lisateave selle kohta, milline oli universum siis, kui:

  • Mis tunne oli, kui universum oli täis?
  • Mis tunne see oli, kui Suur Pauk alguse sai?
  • Mis tunne oli, kui universum oli kõige kuumem?
  • Mis tunne oli siis, kui universum lõi kõigepealt rohkem ainet kui antimaterjali?
  • Mis tunne oli, kui Higgs andis massi Universumile?
  • Mis tunne oli, kui me esimest korda prootoneid ja neutroneid tegime?
  • Mis tunne oli, kui kaotasime viimase oma antimaterjali?
  • Mis tunne oli, kui universum tegi oma esimesed elemendid?
  • Mis tunne oli, kui universum tegi esimest korda aatomeid?
  • Mis tunne oli, kui universumis polnud tähti?
  • Mis tunne oli, kui esimesed tähed hakkasid universumit valgustama?
  • Mis tunne oli, kui esimesed tähed surid?
  • Mis tunne oli, kui Universum tegi oma teise tähepõlvkonna?
  • Mis tunne oli, kui universum tegi päris esimesed galaktikad?
  • Mis tunne oli, kui tähevalgus murdis esmakordselt läbi Universumi neutraalsed aatomid?
  • Mis tunne see oli, kui moodustusid esimesed supermassiivsed mustad augud?
  • Mis tunne oli siis, kui elu universumis esimest korda võimalikuks sai?
  • Mis tunne oli, kui galaktikad moodustasid kõige rohkem tähti?
  • Mis tunne oli siis, kui moodustusid esimesed elamiskõlblikud planeedid?
  • Mis tunne oli, kui kosmiline veeb sai kuju?

Starts With A Bang on nüüd Forbesil ja tänu meie Patreoni toetajatele uuesti keskkonnas avaldatud. Ethan on kirjutanud kaks raamatut "Beyond The Galaxy" ja "Treknology: The Star of Treki teadus Tricordersist Warp Drive'i".