Vai mūsu Piena ceļa galaktika ir zombijs?

Skatīt lielāku. | Piena ceļš virs Marokas, autors Besankons Arno. Apmeklējiet viņa vietni.

Skatīt lielāku.| Piena ceļš virs Marokas, autors Besankons Arno.Apmeklējiet viņa vietni.


AutorsKevins Šavinskis,Šveices Federālais tehnoloģiju institūts Cīrihē

Piena ceļa galaktika, tāpat kā zombijs, jau var būt mirusi, taču tā joprojām turpinās. Mūsu galaktikas kaimiņvalsts Andromedas gandrīz noteikti beidzās derīguma termiņš pirms dažiem miljardiem gadu, taču tikai nesen sāka parādīties ārējās pazīmes tās izzušanai.


Šķiet, ka galaktikas spēj “iet bojā”, tas ir, pārtraukt gāzes pārvēršanu par jaunām zvaigznēm - pa diviem ļoti atšķirīgiem ceļiem, kurus virza ļoti dažādi procesi. Galaktikas, piemēram, Piena ceļš un Andromeda, miljardiem gadu to dara ļoti, ļoti lēni.

Kā un kāpēc galaktikas “remdē” savu zvaigžņu veidošanos un maina to morfoloģiju vai formu, ir viens no lielajiem jautājumiem ārpusgalaktiskajā astrofizikā. Mēs, iespējams, tagad esam uz sliekšņa, lai spētu apkopot, kā tas notiek. Un daļa pateicības tiek dota pilsoņu zinātniekiem, kuri ķemmēja miljoniem galaktikas attēlu, lai klasificētu to, kas tur atrodas.

Vai galaktikai (piemēram, šajā gadījumā NGC 3810) var būt klasiska spirālveida struktūra un tā var būt jau mirusi? Attēla kredīts: ESA/Habla un NASA, CC BY

Vai galaktikai (piemēram, šajā gadījumā NGC 3810) var būt klasiska spirālveida struktūra un tā var būt jau mirusi? Attēla kredīts: ESA/Habla un NASA, CC BY

Galaktikas aug, veidojot jaunas zvaigznes




Galaktikas ir dinamiskas sistēmas, kas nepārtraukti uzkrāj gāzi un daļu no tām pārvērš zvaigznēs.

Tāpat kā cilvēkiem, arī galaktikām ir nepieciešams ēdiens. Galaktiku gadījumā šis 'ēdiens' ir svaiga ūdeņraža gāzes padeve no kosmiskā tīkla, tumšās vielas pavedieni un halos, kas veido visuma lielākās struktūras. Tā kā šī gāzeatdziest un iekrīt tumšās vielas halos, tas pārvēršas diskā, kas pēc tam var vēl vairāk atdzist un galu galā sadalīties zvaigznēs.

Zvaigznēm novecojot un mirstot, tās var atdot daļu no šīs gāzes atpakaļ galaktikā vai nu caur vēju no zvaigznēm, vai pa toiet supernova. Tā kā masveida zvaigznes mirst šādos sprādzienos, tās silda gāzi sev apkārt un neļauj tai tik ātri atdzist. Tie sniedz to, ko astronomi sauc par “atgriezenisko saiti”: zvaigžņu veidošanās galaktikās tādējādi ir pašregulēts process. Mirstošo zvaigžņu siltums nozīmē, ka kosmiskā gāze tik viegli neatdziest jaunās zvaigznēs, kas galu galā bremzē to, cik daudz jaunu zvaigžņu var veidoties.

Lielākā daļa šo zvaigžņu veidojošo galaktiku ir diska vai spirāles formas, piemēram, mūsu Piena ceļš.


Pa kreisi: spirālveida galaktika deg zvaigžņu gaismā jaunām zvaigznēm no notiekošās zvaigžņu veidošanās; pa labi: elipsveida galaktika, kas peldējusies veco zvaigžņu sarkanajā gaismā. Attēlu kredīts: Sloan Digital Sky Survey

Pa kreisi: spirālveida galaktika deg zvaigžņu gaismā jaunām zvaigznēm no notiekošās zvaigžņu veidošanās; pa labi: elipsveida galaktika, kas peldējusies veco zvaigžņu sarkanajā gaismā. Attēla kredīts:Sloan Digital Sky Survey

Bet ir arī cita veida galaktika, kurai astronomu valodā ir ļoti atšķirīga forma vai morfoloģija. Šīs masīvās elipsveida galaktikas mēdz izskatīties sfēriskas vai futbola formas. Viņi nav gandrīz tik aktīvi - viņi ir zaudējuši gāzes piegādi un tāpēc pārstājuši veidot jaunas zvaigznes. Viņu zvaigznes pārvietojas pa daudz vairāk nesakārtotām orbītām, piešķirot tām apjomīgāku, apaļāku formu.

Šīs eliptiskās galaktikas atšķiras divos galvenajos veidos: tās vairs neveido zvaigznes un tām ir cita forma. Ar viņiem bija noticis kaut kas diezgan dramatisks, lai radītu tik dziļas izmaiņas. Kas?

Zils = jauns un sarkans = vecs?


Galaktiku pamata sadalījums zvaigžņu veidojošās spirālveida galaktikās, kas dega zilā gaismā ar masīvām, jaunām un īslaicīgām zvaigznēm, un, no otras puses, mierīgās elipsēs, kas peldējušās seno mazmasu zvaigžņu siltā mirdzumā, iet atpakaļ uz 20. gadsimta galaktikas apsekojumiem.

Bet reiz modernās aptaujas, piemēram, Sloan Digital Sky Survey (DDL) sāka ierakstīt simtiem tūkstošu galaktiku, sāka parādīties objekti, kas ne visai atbilst šīm divām plašajām kategorijām.

Ievērojams skaits sarkanu, mierīgu galaktiku vispār nav eliptiskas, bet saglabā aptuveni diska formu. Kaut kā šīs galaktikas pārstāja veidot zvaigznes, krasi nemainot to struktūru.

Tajā pašā laikā sāka parādīties zilas elipsveida galaktikas. To struktūra ir līdzīga “sarkano un mirušo” elipsēm, taču tās spīd jauno zvaigžņu spilgti zilajā gaismā, norādot, ka tajās joprojām notiek zvaigžņu veidošanās.

Kā šīs divas nepāra bumbiņas - sarkanās spirāles un zilās elipses - iekļaujas mūsu attēlā par galaktikas evolūciju?

Galaxy Zoo ļauj pilsoņu zinātniekiem klasificēt galaktikas.

Galaxy Zoo ļauj pilsoņu zinātniekiem klasificēt galaktikas.


Iesūtiet pilsoņu zinātniekus

Kā maģistrants Oksfordā es meklēju dažas no šīm nepāra galaktikām. Mani īpaši interesēja zilās elipses un visas norādes par elipsveida galaktiku veidošanos kopumā.

Kādā brīdī es veselu nedēļu pavadīju gandrīz 50 000 galaktiku no SDSS ar aci, jo neviens no pieejamajiem galaktikas formas klasifikācijas algoritmiem nebija tik labs, kā man vajadzēja. Es atradu diezgan daudz zilu elipsju, bet vērtība, ka visas aptuveni viena miljona galaktikas SDSS klasificēja ar cilvēka acīm, kļuva acīmredzama. Protams, patstāvīgi iziet cauri miljonam galaktiku nebija iespējams.

Pēc neilga laika mēs ar līdzstrādnieku grupu startējāmgalaxyzoo.orgun uzaicināja sabiedrības pārstāvjus - pilsoņu zinātniekus - piedalīties astrofizikas pētījumos. Kad esat pieteicies Galaxy Zoo, jums tiks parādīts galaktikas attēls un pogu kopums, kas atbilst iespējamām klasifikācijām, un apmācība, kas palīdzēs atpazīt dažādas klases.

Līdz brīdim, kad mēs pārtraucām ierakstīt ceturtdaļmiljona cilvēku klasifikācijas, katra no miljona galaktikas Galaxy Zoo bija klasificēta vairāk nekā 70 reizes, tādējādiuzticama, cilvēku klasifikācija par galaktikas formu, ieskaitot nenoteiktības mēru. Vai 65 no 70 pilsoņu zinātniekiem piekrita, ka šī galaktika ir elipsveida? Labi! Ja vispār nav vienošanās, tā ir arī informācija.

Iesaistīšanās “pūļa gudrības” efektā kopā ar nepārspējamām cilvēka spējām atpazīt modeļus palīdzēja sakārtot miljonu galaktiku un atklāja daudzas retāk sastopamās zilās elipses un sarkanās spirāles.

Galaktikas krāsu masas diagramma. Zilas, zvaigznes veidojošas galaktikas atrodas apakšā, zilajā mākonī. Sarkanas, mierīgas galaktikas atrodas augšpusē, sarkanā secībā. “Zaļā ieleja” ir pārejas zona starp tām. Attēla kredīts: Schawinski+14

Galaktikas krāsu masas diagramma. Zilas, zvaigznes veidojošas galaktikas atrodas apakšā, zilajā mākonī. Sarkanas, mierīgas galaktikas atrodas augšpusē, sarkanā secībā. “Zaļā ieleja” ir pārejas zona starp tām. Attēla kredīts: Schawinski+14


Neviļus dzīvo zaļā ielejā?

Galaktikas evolūcijas krustpunkts ir vieta, ko sauc par “zaļā ieleja. ” Tas var likties ainaviski, bet attiecas uz populāciju starp zilo zvaigzni veidojošajām galaktikām (“zilais mākonis”) un sarkanajām, pasīvi attīstošajām galaktikām (“sarkanā secība”). Galaktikām ar “zaļām” vai starpposma krāsām vajadzētu būt tām galaktikām, kurās zvaigžņu veidošanās process tiek izslēgts, bet kurās joprojām notiek zvaigžņu veidošanās - tas norāda, ka process tika slēgts tikai pirms neilga laika, iespējams, dažus simtus miljonu gadu .

Interesanti, ka termina “zaļā ieleja” izcelsme faktiski var atgriezties pie Arizonas universitātes runas par galaktikas evolūciju, kur, kad runātājs aprakstīja galaktikas krāsu masas diagrammu, kāds auditorijas loceklis sauca : “Zaļā ieleja, kur galaktikas iet bojā!” Green Valley, Arizona, ir pensionāru kopiena tieši ārpus universitātes dzimtās pilsētas Tuksonas.

Mūsu projektam patiešām aizraujošais brīdis pienāca, kad apskatījāmdažādu galaktiku mirstības ātrums. Mēs atklājām, ka lēnām mirstošās ir spirāles, un strauji mirstošās ir elipses. Ir jābūt diviem principiāli atšķirīgiem evolūcijas ceļiem, kas noved pie dzēšanas galaktikās. Kad mēs izpētījām šos divus scenārijus - mirst lēni un ātri mirst - kļuva skaidrs, ka šie divi ceļi ir jāsaista ar gāzes piegādi, kas vispirms veicina zvaigžņu veidošanos.

Iedomājieties spirālveida galaktiku, piemēram, mūsu pašu Piena ceļu, jautri pārvēršot gāzi zvaigznēs, turpinot ieplūst jaunai gāzei. Tad notiek kaut kas, kas izslēdz svaigas ārējās gāzes piegādi: iespējams, galaktika iekrita milzīgā galaktiku kopā, kur karstais kopums gāze pārtrauc svaigu gāzi no ārpuses, vai varbūt galaktikas tumšās vielas oreols pieauga tik ļoti, ka tajā iekritusī gāze tiek uzkarsēta līdz tik augstajai temperatūrai, ka tā nevar atdzist Visuma laikmetā. Jebkurā gadījumā spirālveida galaktikā tagad paliek tikai gāze, kas atrodas tās rezervuārā.

Tā kā šie rezervuāri var būt milzīgi un gāzes pārvēršana zvaigznēs ir ļoti lēns process, mūsu spirālveida galaktika varētu ilgi turpināties un izskatīties “dzīva” ar jaunām zvaigznēm, bet faktiskais zvaigžņu veidošanās ātrums vairāku miljardu gadu laikā samazinās . Atlikušā gāzes rezervuāra izlietošanas ledus lēnums nozīmē, ka līdz brīdim, kad mēs saprotam, ka galaktikai ir galīgs samazinājums, “sprūda brīdis” notika pirms miljardiem gadu.

Habla attēls no daļas Andromedas galaktikas, kas, piemēram, mūsu Piena ceļš, var būt galaktikas zombijs. Attēlu kredīts: NASA, ESA, J. Dalcanton, B.F. Williams un L.C. Džonsons (Vašingtonas Universitāte), PHAT komanda un R. Gendlers

Habla attēls no daļas Andromedas galaktikas, kas, piemēram, mūsu Piena ceļš, var būt galaktikas zombijs. Attēla kredīts:NASA, ESA, J. Dalcanton, B.F. Williams un L.C. Džonsons (Vašingtonas Universitāte), PHAT komanda un R. Gendlers

Andromedas galaktika, mūsu tuvākā masīvā spirālveida galaktika, atrodas zaļajā ielejā un, iespējams, sāka savu samazināšanos pirms daudziem gadiem: saskaņā ar mūsu jaunākajiem pētījumiem tā ir zombiju galaktika. Tas ir miris, bet turpina kustēties, joprojām rada zvaigznes, bet ar samazinātu ātrumu, salīdzinot ar to, kam vajadzētu, ja tā joprojām būtu normāla zvaigžņu veidošanās galaktika. Noskaidrot, vai Piena ceļš atrodas zaļajā ielejā - slēgšanas procesā - ir daudz grūtāk, jo mēs atrodamies Piena ceļā un to nevar viegli izmērīttās integrētās īpašībastā, kā mēs varam attālām galaktikām.

Pat ar nenoteiktākiem datiem izskatās, ka Piena ceļš ir pašā malā un ir gatavs nokrist zaļajā ielejā. Pilnīgi iespējams, ka Piena ceļa galaktika ir zombijs, kas nomira pirms miljarda gadu.

Saruna & apos; src = & apos; img/science-wire/86/is-our-piena-way-galaxy-zombie.gif

Kevins Šavinskis, Galaktikas un melno caurumu astrofizikas docents,Šveices Federālais tehnoloģiju institūts Cīrihē

Šis raksts sākotnēji tika publicētsSaruna. Lasītoriģināls raksts.

Vai jums patīk ForVM? Abonējiet mūsu bezmaksas ikdienas biļetenu jau šodien!