Suncokretova galaksija, Messier 63, nagnuta u odnosu na naš vidni prag, s tim da je jedna polovina očigledno prašnija od druge. To je evoluirana spiralna galaksija koja se u posljednje vrijeme nije imala većeg spajanja i samo je nešto spiralnije-y (ili floculentna) od naše vlastite. (ESA / HUBBLE i NASA)

Kako je izgledalo kad je mliječni put postao oblik?

Prije milijarda godina Mliječni put bio bi neprepoznatljiv. Evo kako je poprimio moderan oblik

Galaksija Mliječni put možda je samo jedan od trilijuna u promatranom Univerzumu, ali jedinstveno je naš kozmički dom. Sačinjeni od nekoliko stotina milijardi zvijezda, oko trilijuna solarnih masa u vrijednosti tamne materije, supermasivne središnje crne rupe i mnoštva plina i prašine, mi smo zapravo pomalo tipični za moderne galaksije. Nismo ni među najvećim, ni najmanjim galaksijama, niti se nalazimo u ultra-masivnom skupu ili se nalazimo u izolaciji.

Međutim, ono što nas čini posebnim je koliko smo evoluirali. Neke galaksije odrastaju brzo, iscrpljujući svoje gorivo i postajući „crvene i mrtve“ kad izgube sposobnost formiranja novih zvijezda. Neke galaksije prolaze kroz velika spajanja, pretvarajući se iz spirala u eliptične kada se to dogodi. I drugi doživljavaju ogromne plimne poremećaje, što dovodi do pomicanja raširenih spiralnih ruku. Nije Mliječni put. Odrasli smo tačno onako kako biste očekivali. Evo kako smo stigli tamo.

Galaksija Whirlpool (M51) čini se ružičasta duž svojih spiralnih krakova zbog velike količine formiranja zvijezda koja se događa. U ovom konkretnom slučaju, obližnja galaksija koja gravitacijski djeluje s galaksijom Whirlpool pokreće ovo formiranje zvijezda, ali sve spirale bogate plinom pokazuju neku razinu rođenja novih zvijezda. (NASA, ESA, S. BECKWITH (STSCI) I HUBBLE HERITAGE TEAM STSCI / AURA))

U današnje vrijeme galaksije poput Mliječnog puta nevjerojatno su česte. Evo nekih svojstava koja obično prikazuju:

  • stotine milijardi zvijezda,
  • koncentriran u obliku palačinke,
  • okruženi kuglastim grozdovima u obliku haloa,
  • koji sadrže spiralne krakove koji se pružaju radijalno prema van kroz desetine tisuća svjetlosnih godina,
  • sa središnjim obilježjem nalik na šipku koje potječe iz ispupčene regije,
  • ogromna količina plina i prašine koncentrirana u galaktičkoj ravnini,
  • i mlade regije koje stvaraju zvijezde, a gdje su plin i prašina najgušći.

Takav behemot stvara ogroman gravitacijski potez koji djeluje na sve ostalo u blizini. Ovu galaksiju možete prepoznati izdaleka, s tim što zvijezda zrači iz nje kao karakteristično dijeljenje. Ali to ne bi moglo biti tako zauvijek. Ono što znamo kao naš Svemir započelo je s Velikim praskom prije nekih 13,8 milijardi godina, a galaksije nisu mogle uvijek biti takve. Zapravo, ako se dovoljno osvrnemo unatrag, možemo vidjeti kako se razlike počinju pojavljivati.

Galaksije koje se mogu usporediti s današnjim Mliječnim putem su brojne, ali mlađe galaksije koje su nalik Mliječnom putu inherentno su manje, plave, kaotičnije i bogatije plinovima općenito od galaksija koje danas vidimo. Za prve galaksije svih, ovaj učinak ide do krajnosti. Koliko god smo ikad vidjeli, galaksije se pridržavaju ovih pravila. (NASA i ESA)

U usporedbi s Mliječnim putem i drugim galaksijama sličnim Mliječnom Putu koje danas vidimo, galaksije su bile:

  • mlađi, što dokazuje porast mladih zvijezda,
  • plaviji, jer najcrnje zvijezde najbrže umiru,
  • manje, jer se galaksije stapaju i privlače više materije tijekom vremena,
  • i manje spiralno slični, jer vidimo samo najsvjetlije dijelove najaktivnijih, dalekih, zvijezda koje stvaraju galaksije.

Naša današnja galaksija, drugim riječima, rezultat je 13,8 milijardi godina kozmičke evolucije, u kojoj se veliki broj malih proto-galaksija spojio i privukao u njih dodatnu materiju. Mi smo ono što ostaje nakon što su nebrojene druge galaksije progutale naše.

Formiranje zvijezda, plinski mostovi i nepravilno oblikovane galaksije samo su neke od karakteristika koje se javljaju u Hickson Compact Group 31. Kompaktne skupine često mogu ilustrirati kako se pojavljuju spajanja galaksija u različitim fazama i okolnostima. (NASA / STSCI / WIKISKY / HUBBLE i WIKIMEDIA ZAJEDNICI KORISNIKA PRIJATELJA)

Priča o tome kako smo izgradili svoj Mliječni put je poput izgradnje divovske strukture iz LEGO-a. Samo što umjesto da LEGO s vremenom ostanu isti, oni aktivno mijenjaju oblik dok sastavljamo našu strukturu. Bilo bi poput da započnemo sa svim komadima sastaviti 100 različitih X-Wing LEGO boraca i namotati Star Destroyer kada smo završili.

Galaksije, vidite, ne rastu samo privlačenjem drugih galaksija i spajanjem zajedno u veće. Galaksije se također razvijaju, što znači da:

  • rotirati,
  • tvore zvijezde,
  • levak u sredini,
  • stvaraju valove gustoće duž svojih spiralnih krakova,
  • privlače dodatnu materiju izvan galaksije duž kozmičkih niti,
  • te promijeniti oblik i orijentaciju na temelju ostalih galaksija i materije koja pada u njih.
Kompozicija s viševalvanskim duljinama interaktivnih galaksija NGC 4038/4039, antene, koje prikazuju svoje imenjačke plimne repove u radiju (blues), prošla i nedavna rođenja u optičkim svjetlima (bijelo i ubodno), te izbor trenutnih područja formiranja zvijezda u mm / submm ( naranče i žute boje). Umetanje: ALMA-ovi prvi mm / submm ispitni prikazi, u pojasevima 3 (narančasto), 6 (žuto) i 7 (žuto), prikazuju detalje koji nadilaze sve ostale prikaze ovih valnih duljina. ((NRAO / AUI / NSF); ALMA (ESO / NAOJ / NRAO); HST (NASA, ESA i B. WHITMORE (STSCI)); J. HIBBARD, (NRAO / AUI / NSF); NOAO / AURA / NSF )

Iako su najranije proto-galaksije koje su na kraju prerasle u Mliječni put možda nastale samo 200-250 milijuna godina nakon Velikog praska, kozmička evolucija se nastavila kroz sve to vrijeme.

Prva faza je formiranje najranijih zvijezda i zvjezdanih grozdova, koje traje oko 100 milijuna godina, a nastalo je od netaknutog materijala (vodika i helija) preostalog od Velikog praska. Te su se zvijezde brzo razvijale, što je rezultiralo vrlo brzim krajem života njihovih zvijezda. Kad su te zvijezde umrle, zagađivali su međuzvjezdani medij teškim elementima koji su tada stvorili zvijezdu druge generacije. S vremenom je prošlo 200 do 300 milijuna godina, zvjezdane nakupine spojile su se jedna s drugom, stvarajući prve galaksije.

Galaksije koje su trenutno u gravitacijskim interakcijama ili spajanjima gotovo uvijek također tvore nove, svijetle, plave zvijezde. Jednostavan kolaps je način na koji se isprva formiraju zvijezde, ali većina formacija zvijezda koje danas vidimo rezultat je nasilnijeg procesa. Nepravilni ili isprekidani oblici takvih galaksija ključni su potpis da se to događa, a dokazi za ta spajanja mogu se vratiti sve do naših teleskopa danas. (NASA, ESA, P. OESCH (UNIVERZITET u Ženevi) i M. MONTES (UNIVERZITET NOVIH JUŽNIH WALESA)

Kozmička mreža tada počinje dobivati ​​oblik. Kako vrijeme prolazi, gravitacija može doseći sve veće i veće udaljenosti, uzrokujući padanje nakupina većih razmjera. Kad padne gruda manja od rane galaksije, ona će se nježno rastrgati i usitniti u unutrašnjosti galaksije. polako, gdje se s vremenom jednostavno može apsorbirati.

Ta manja spajanja su česta i sve što do otprilike trećine mase ukupne galaksije spada u ovu kategoriju. Sve unutarnje strukture, poput spiralnih krakova, područja u obliku zvijezda, šipka ili ispupčenja, trebale bi ostati netaknute. U međuvremenu, dodatni plin i prašina pružaju novo gorivo za nove generacije zvijezda. Formiranje zvijezda obično se pojačava tijekom događaja spajanja, čak i manjih. Prve 2 ili 3 milijarde godina ovaj je proces bio uobičajen.

Kada se u Svemiru događaju velika spajanja galaksija sličnih veličina, iz vodika i helija koji su prisutni u njima stvaraju se nove zvijezde. To može rezultirati snažno povećanim stopama formiranja zvijezda, slično onome što opažamo u obližnjoj galaksiji Heniz 2–10, udaljenoj 30 milijuna svjetlosnih godina. Ova će se galaksija vjerojatno razviti nakon spajanja u ogromnu eliptičnu. (X-RAY (NASA / CXC / VIRGINIA / A.REINES ET AL); RADIO (NRAO / AUI / NSF); OPTIČKI (NASA / STSCI))

No kako vrijeme prolazi i svemir se širi, spajanja postaju, u prosjeku, manje uobičajena, ali veća. Galaksije se skupljuju i grupiraju u grupe mnogo različitih veličina, ali povremeno mogu formirati velike galaksije s stotinama ili čak tisućama puta većom masom naše Lokalne grupe. Ti gusti galaksioni klasteri su neke od najspektakularnijih znamenitosti u svemiru, ali su i relativno rijetke: većina masa i većina galaksija nalaze se u malim skupinama poput naše, a ne u masivnim klasterima koje vidimo tako pretežno u našem Svemiru. Kad je prošlo 4 ili 5 milijardi godina, postalo je jasno da nikada nećemo postati masivna skupina.

Međutim, važno je da ta spajanja ostanemo mala. Ako doživimo veliku, gdje se sudaraju dvije galaksije slične veličine, one mogu izazvati ogroman prasak formiranja zvijezda, koji može iskoristiti sav raspoloživi plin koji stvara zvijezdu i „miješati“ materiju u galaksiji.

Ultramasivni, spajajući dinamički skup galaksija Abell 370, s gravitacijskom masom (uglavnom tamnom tvari) zaključen je u plavoj boji. Mnoge eliptične galaksije nalaze se u ogromnim klasterima poput ove, kao rezultat velikih spajanja koja su se dogodila prije nekoliko milijardi godina. I dalje postoji velik broj spirala, jer ukupna masa ovog galaksije može biti veća od tisuću puta u odnosu na Lokalnu skupinu. (NASA, ESA, D. HARVEY (SWISS FEDERALNI INSTITUT TEHNOLOGIJE), R. MASSEY (DURHAM UNIVERSITY, UK), HUBBLE SM4 ERO TEAM i ST-ECF)

To obično rezultira stvaranjem divovske eliptične galaksije: one koja oblikuje zvijezde odjednom u ogromnom broju, a zatim nikad više. Ovo je krajnja faza evolucije galaksije za većinu galaksija, ali ona se oslanja na više velikih galaksija koje se međusobno razbijaju. Ova spoznaja pomaže objasniti zašto su džinovski eliptičari uobičajeni unutar masivnih galaksija, ali mnogo rjeđe u skupinama ili u izolaciji.

Za stvaranje velikog spajanja potrebno je mnogo mase, izgrađene tijekom vremena. Sve dok je galaksija dovoljno masivna (kao što je to slučaj u veličini Mliječnog Puta ili usporedivoj), postoji materijal koji može tvoriti nove zvijezde (plin). Sve dok galaksije imaju ugaoni zamah i preferiranu osi rotacije (što rade u nedostatku većeg spajanja), i sve dok imaju dovoljno vremena da se nastane u stabilan oblik (koji svi imaju, osim ako nije bilo nedavno veliko spajanje), očekujemo da će imati spiralni oblik.

Izolirana galaksija MCG + 01–02–015, sva po svojoj usamljenosti tijekom više od 100 000 000 svjetlosnih godina u svim smjerovima, trenutno se smatra najdubljom galaksijom u Svemiru. Karakteristike ove galaksije sukladne su tome da je to bila masivna spirala koja je nastala iz dugog niza manjih spajanja, ali koja je bila relativno mirna na tom frontu već nekoliko milijardi godina. (ESA / HUBBLE & NASA I N. GORIN (STSCI); ZAHVALA: PRESUDA SCHMIDT)

Naš Mliječni put je vjerojatno narastao iz niza proto-galaksija koje su se smjestile u spiralni oblik, a zatim su postupno poharale mnoge manje galaksije prisutne u Lokalnoj grupi. Nismo ih skupili većinu; ta čast ide našem susjedu, Andromedi. Nismo ni gotovi: danas se sa nama spajaju satelitske galaksije, a nekoliko naših galaksija na periferiji, poput dva magellanska oblaka, koje će vjerojatno proždrijeti u narednih nekoliko stotina milijuna godina.

Kozmička priča koja je dovela Mliječni put jedan je od preživljavanja najvećih. Kada je u pitanju dominiranje galaksije, masa je najvažniji faktor.

Kako je vrijeme prolazilo, ovaj ravan oblik poput diska počeo se navijati. Naše spiralne ruke postale su izraženije i u njima su se razvijale više okreta. Spurri su sišli s ruku, a gravitacijske interakcije dovele su do toga da smo formirali zvijezde duž repnih krajeva naše galaksije. Dodatni plin protjerao je u periferiju, na kraju se odvukao u centar.

Kako se galaksije nastavljaju razvijati, one razvijaju i značajke koje bismo mogli prepoznati. Središnja izbočina formira se u najgušćem području materije. Postoje staze koje su uspješnije u vožnji materije u srž: središnja traka razvija se i razvija. Dinamika plina i zvijezda uzrokuje da galaksija postane još tanji disk i da se širi prema rubovima, povećavajući se u radijusu ali smanjujući debljinu.

I konačno, kao što gravitacija čini neizbježno, sve će se galaksije povezane zajedno s vremenom spojiti. Sama Mliječna staza predodređena je za približno 4 milijarde godina za spajanje s Andromedom.

Niz fotografija koje prikazuju spajanje Mliječnog Puta i Andromede i kako će se nebo doimati drugačije od Zemlje kao što se događa. To će se spajanje dogoditi u budućnosti otprilike 4 milijarde godina, a ogroman prasak formiranja zvijezda dovodi do crvene i mrtve eliptične galaksije bez plina: Milkdromeda. Pojedinačna, velika eliptična konačna je sudbina čitave lokalne skupine. (NASA; Z. LEVAY i R. VAN DER MAREL, STSCI; T. HALLAS; i A. MELLINGER)

Kozmička priča koja je dovela do Mliječnog puta jedna je od stalnih evolucija. Vjerojatno smo nastali od stotina ili čak tisuća manjih galaksija u ranom stadiju koji su se spojili. Spiralne ruke vjerojatno su se formirale i uništavale su više puta interakcijama, samo da bi se ponovo oblikovale iz rotirajuće, bogate plinove prirode razvijajuće se galaksije. Formiranje zvijezda odvijalo se iznutra u valovima, često potaknutim manjim spajanjem ili gravitacijskim interakcijama. A ti su valovi formiranja zvijezda doveli do povećanja brzine supernove i obogaćivanja teškim metalima. (Što zvuči kao svima omiljena aktivnost nakon škole.)

Te se kontinuirane promjene još uvijek događaju i doći će do zaključka milijardi godina u budućnosti, kada će se sve galaksije Lokalne grupe spojiti. Svaka galaksija ima svoju jedinstvenu kozmičku priču, a Mliječni put je samo jedan tipičan primjer. Kao što smo odrasli, još uvijek se razvijamo.

Daljnje čitanje o tome kako je izgledao Svemir kada:

  • Kako je bilo kada se svemir napuhavao?
  • Kako je bilo kad je prvi puk počeo?
  • Kako je bilo kad je svemir bio u najtoplijem trenutku?
  • Kako je bilo kad je svemir stvorio više materije nego antimaterije?
  • Kako je bilo kad je Higgs dao misu Svemiru?
  • Kako je bilo kad smo prvi put pravili protone i neutrone?
  • Kako je bilo kad smo izgubili posljednju antimateriju?
  • Kako je bilo kad je Svemir napravio svoje prve elemente?
  • Kako je bilo kad je Svemir prvi put stvorio atome?
  • Kako je bilo kad u Svemiru nije bilo zvijezda?
  • Kako je bilo kad su prve zvijezde počele osvjetljavati Svemir?
  • Kako je bilo kad su umrle prve zvijezde?
  • Kako je bilo kad je Svemir napravio drugu zvijezdu?
  • Kako je bilo kad je Svemir napravio prve galaksije?
  • Kako je bilo kad je zvijezda prvi put probila neutralne atome svemira?
  • Kako je bilo kad su se formirale prve supermasivne crne rupe?
  • Kako je bilo kad je život u Svemiru prvi put postao moguć?
  • Kako je bilo kad su galaksije tvorile najveći broj zvijezda?
  • Kako je bilo kad su se formirali prvi planeti nastanjeni?
  • Kako je bilo kad se kozmička mreža poprimila u obliku?

Starts With A Bang je sada na Forbesu, a objavljen je na Mediumu zahvaljujući našim pristalicama Patreona. Ethan je autor dvije knjige, Beyond The Galaxy i Treknology: The Science of Star Trek od Tricorders do Warp Drive-a.