Το μυστικό του σχηματισμού σπειροειδών γαλαξιών αποκαλύφθηκε

2024 Συγγραφέας: Seth Attwood | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-16 16:02

Ξέρεις τι με εκπλήσσει περισσότερο; Το γεγονός ότι θεωρούμε δεδομένο τον κόσμο γύρω μας. Τα ζώα, τα φυτά, οι νόμοι της φυσικής και του διαστήματος εκλαμβάνονται από πολλούς ανθρώπους ως κάτι τόσο εγκόσμιο και βαρετό που εφευρίσκουν νεράιδες, φαντάσματα, τέρατα και μαγεία. Συμφωνώ, αυτό είναι εκπληκτικό, γιατί το ίδιο το γεγονός της ύπαρξής μας είναι μαγικό.

Κοιτάξτε τις ίδιες καμηλοπαρδάλεις - πώς προέκυψαν τέτοια πράγματα με μακρύ λαιμό; Και τι γίνεται με τους πλατύποδες, τις έχιδνες, τους χοιρινούς και όλα τα άλλα ζώα; Νομίζω ότι καταλαβαίνεις τι εννοώ. Το ίδιο ισχύει και για το διάστημα. Δεν είναι εκπληκτικό το ίδιο το γεγονός της ύπαρξης πλανητών, αστεριών και γαλαξιών; Και δεν είναι υπέροχο που μπορούμε να τα μελετήσουμε; Έτσι, ο γαλαξίας Milky Way (στον οποίο βρίσκονται ο Ήλιος και η Γη μας) είναι ένας από τα δισεκατομμύρια γαλαξίες στην απεραντοσύνη του άπειρου Σύμπαντος, αλλά καταφέραμε να μάθουμε τι σχήμα έχει και τι σχήμα οι περισσότεροι γαλαξίες στο παρατηρήσιμο Σύμπαν έχω. Σε αυτό το άρθρο, θα μάθετε κάτι εκπληκτικό για τον κόσμο στον οποίο ζούμε, συγκεκριμένα γιατί ορισμένοι γαλαξίες έχουν σχήμα σπειροειδούς;

Τι είναι ένας γαλαξίας;

Στο διάστημα, τα πάντα ελέγχονται από τη δύναμη της βαρύτητας. Αν όχι για αυτήν, τότε στην απεραντοσύνη του απείρως διαστελλόμενου -και μάλιστα με επιτάχυνση- το Σύμπαν δεν θα είχε ούτε έναν γαλαξία. Μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, που συνέβη πριν από 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια, το σύμπαν συνέχισε να διαστέλλεται, σταδιακά ψύχοντας. Μετά το τέλος των σκοτεινών χρόνων - ξεκινώντας από τη συμπύκνωση ουδέτερου αερίου - άρχισαν σταδιακά να σχηματίζονται συστάδες ύλης.

Οι Σκοτεινοί Χρόνοι είναι η περίοδος ανάπτυξης του Σύμπαντος κατά την οποία σχηματίστηκαν τα πρώτα αστέρια και η ακτινοβολία λειψάνων.

Στην πραγματικότητα, ένας γαλαξίας είναι ένα μεγάλο βαρυτικά δεσμευμένο σύστημα από σμήνη ύλης, αστέρια, σύννεφα αερίου και σκόνης, σκοτεινής ύλης και πλανητών. Επιπλέον, όλα τα αντικείμενα στον γαλαξία κινούνται σε σχέση με το κοινό κέντρο μάζας - μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα που βρίσκεται στην ίδια την καρδιά των γαλαξιών. Περίεργο, έτσι δεν είναι; Ως εκ τούτου, οι επιστήμονες κοιτάζουν στα βάθη του διαστήματος, προσπαθώντας να μάθουν όσο το δυνατόν περισσότερα για αυτό το μυστηριώδες μέρος.

Η ακτινοβολία υποβάθρου (ή κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου μικροκυμάτων) είναι η θερμική ακτινοβολία που γεμίζει ομοιόμορφα το σύμπαν. Πιστεύεται ότι η ακτινοβολία των λειψάνων προήλθε από την εποχή του πρώιμου Σύμπαντος, δηλαδή λίγο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη

Τι σχήμα έχουν οι γαλαξίες;

Μπορεί να εκπλαγείτε, αλλά λεπτομερείς μελέτες για τους γαλαξίες ξεκίνησαν μόλις τη δεκαετία του 1920. Ενώ τα αστέρια και οι πλανήτες δεν στερήθηκαν ποτέ την ανθρώπινη προσοχή, ο διαπρεπής επιστήμονας Έντουιν Χαμπλ έθεσε τα θεμέλια για την εξωγαλαξιακή αστρονομία. Απέδειξε ότι πολλά από τα νεφελώματα που παρατήρησαν οι αστρονόμοι αποδείχτηκε ότι ήταν άλλοι γαλαξίες που αποτελούνταν από αμέτρητα αστέρια. Το Hubble έχει μελετήσει πάνω από χίλιους γαλαξίες και έχει καθορίσει τις αποστάσεις σε μερικούς από αυτούς. Επιπλέον, ήταν ο Edwin Hubble που εντόπισε για πρώτη φορά τρεις κύριους τύπους γαλαξιών: σπειροειδείς, ελλειπτικούς και ακανόνιστους. Αποδείχθηκε ότι οι σπειροειδείς γαλαξίες στην απεραντοσύνη του Σύμπαντος είναι πιο συνηθισμένοι από άλλους. Λοιπόν, περισσότεροι από τους μισούς γαλαξίες είναι σπειροειδείς, συμπεριλαμβανομένου του Γαλαξία, του γαλαξία της Ανδρομέδας και του γαλαξία του Τρίγωνου. Μα γιατί?

Τα μαγνητικά πεδία είναι το κλειδί για την αποκάλυψη των μυστηρίων των σπειροειδών γαλαξιών

Οι επιστήμονες εξακολουθούν να μπερδεύονται με τους σπειροειδείς γαλαξίες και το πώς παίρνουν σχήμα, με τα χαριτωμένα μπράτσα γεμάτα αστέρια. Στην πραγματικότητα, οι σπειροειδείς γαλαξίες είναι η εμβληματική μορφή των περισσότερων γαλαξιών στο σύμπαν. Σε μια προσπάθεια να καταλάβουν γιατί, οι αστρονόμοι παρακολουθούν στενά τους σπειροειδείς γαλαξίες που είναι διαφορετικοί από τον Γαλαξία. Οι επιστήμονες παρατήρησαν πρόσφατα τον γαλαξία M77, γνωστό και ως NGC 1068, χρησιμοποιώντας το στρατοσφαιρικό παρατηρητήριο SOFIA για υπέρυθρη αστρονομία και παρουσίασαν τα αποτελέσματά τους σε μια νέα μελέτη, η οποία θα δημοσιευθεί σύντομα στο The Astrophysical Journal.

Το μαγνητικό πεδίο είναι ένας ειδικός τύπος ύλης μέσω του οποίου πραγματοποιείται η αλληλεπίδραση μεταξύ κινούμενων φορτισμένων σωματιδίων.

Σύμφωνα με τους συγγραφείς της εργασίας σε επίσημο δελτίο τύπου, τα μαγνητικά πεδία παίζουν μεγάλο ρόλο στο σχηματισμό σπειροειδών γαλαξιών όπως ο M77. Τα μαγνητικά πεδία είναι αόρατα, αλλά μπορούν να επηρεάσουν την εξέλιξη των γαλαξιών. Σήμερα, οι επιστήμονες κατανοούν πολύ καλά πώς η δύναμη της βαρύτητας επηρεάζει τις γαλαξιακές δομές, αλλά ο ρόλος των μαγνητικών πεδίων σε αυτές τις διαδικασίες μένει να φανεί.

Ο M77 είναι ένας σπειροειδής γαλαξίας περίπου 47 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη. Οι ερευνητές κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι ο Μ77 έχει έναν ενεργό γαλαξιακό πυρήνα, ο οποίος περιέχει μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα διπλάσια μάζα από τον Τοξότη Α*, τη μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία. Ο Μ77 είναι μεγαλύτερος σε μέγεθος από τον Γαλαξία: η ακτίνα του είναι περίπου 85.000 έτη φωτός και η ακτίνα του Γαλαξία είναι περίπου 53.000. Ωστόσο, υπάρχουν περίπου 300 δισεκατομμύρια αστέρια στον γαλαξία Μ77, ενώ στον Γαλαξία υπάρχουν περίπου 250 δισεκατομμύρια έως 400. Οι σπειροειδείς βραχίονες του M77 είναι γεμάτοι με περιοχές έντονου σχηματισμού άστρων, που ονομάζονται αστρικές εκλάμψεις. Οι γραμμές του μαγνητικού πεδίου ακολουθούν στενά τους σπειροειδείς βραχίονες, αν και δεν μπορούν να φανούν με ένα συνηθισμένο τηλεσκόπιο. Ευτυχώς, η SOFIA μπορεί να το κάνει αυτό, οδηγώντας τους αστρονόμους να γνωρίζουν ότι η ύπαρξη μαγνητικών πεδίων υποστηρίζει μια ευρέως διαδεδομένη θεωρία που εξηγεί πώς σχηματίζονται οι βραχίονες των σπειροειδών γαλαξιών. Ονομάζεται «θεωρία κυμάτων πυκνότητας».

Η θεωρία των κυμάτων πυκνότητας προτάθηκε τη δεκαετία του 1960 για να εξηγήσει τη σπειροειδή δομή των σπειροειδών γαλαξιών. Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, οι βραχίονες των σπειροειδών γαλαξιών δεν είναι υλικοί σχηματισμοί, αλλά είναι περιοχές αυξημένης πυκνότητας, που ουσιαστικά μοιάζουν με μποτιλιαρίσματα.

Έτσι, οι γαλαξιακές βραχίονες είναι το ορατό μέρος των ίδιων των κυμάτων πυκνότητας και τα αστέρια κινούνται μέσα και έξω από αυτά. Έτσι, οι βραχίονες των σπειροειδών γαλαξιών δεν είναι μόνιμες δομές φτιαγμένες από αστέρια, αν και μοιάζουν έτσι. Οι παρατηρήσεις με τη SOFIA έχουν δείξει ότι οι γραμμές μαγνητικού πεδίου εκτείνονται κατά μήκος ολόκληρου του βραχίονα του γαλαξία M77 σε απόσταση 24.000 ετών φωτός. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα που ελήφθησαν, οι βαρυτικές δυνάμεις που βοήθησαν στη δημιουργία του σπειροειδούς σχήματος του γαλαξία, όπως ήταν, συμπιέζουν τα μαγνητικά πεδία, επιβεβαιώνοντας έτσι τη θεωρία των κυμάτων πυκνότητας. Καθαρή διαστημική τρέλα, έτσι δεν είναι;

Ωστόσο, αυτή η μελέτη ασχολείται με έναν μόνο σπειροειδή γαλαξία, επομένως οι αστρονόμοι έχουν ακόμη πολλή δουλειά μπροστά τους. Παραμένει άγνωστο τι ρόλο μπορούν να παίξουν οι γραμμές του μαγνητικού πεδίου στη δομή άλλων γαλαξιών, συμπεριλαμβανομένων των λανθασμένων, αλλά παρά τον τεράστιο αριθμό ερωτήσεων, έχουμε ήδη μάθει πολλά για τον κόσμο στον οποίο ζούμε και αυτή η γνώση προκαλεί μόνο περιέργεια.