Ясної ночі можна розгледіти групу Чумацький шлях на нічному небі. Протягом тисячоліть астрономи дивилися на нього з благоговінням, поступово приходячи до розуміння, що наше Сонце було лише однією з мільярдів зірок у галактиці. З часом, коли наші інструменти та методи вдосконалювалися, ми зрозуміли, що сам Чумацький Шлях був лише однією з мільярдів галактик, які складають Всесвіт.
Завдяки відкриттю с Відносність і швидкість світла , ми також зрозуміли, що, дивлячись у простір, ми також дивимося назад у часі. Побачивши об’єкт на відстані 1 мільярд світлових років від нас, ми також бачимо, як цей об’єкт виглядав 1 мільярд років тому. Цей ефект «машини часу» дозволив астрономам вивчити, як виникли галактики (тобто галактична еволюція).
Процес формування та розвитку галактик характеризується постійним зростанням у часі, який почався незабаром після Великого вибуху. Цей процес і остаточна доля галактик залишаються предметом сильного захоплення і досі сповнені таємниць.
Ілюстрація глибини, з якою Хаббл зображував галактики в попередніх ініціативах Deep Field, в одиницях Епохи Всесвіту. Авторство зображення: NASA та А. Філд (STScI)
Формування галактики:
Нинішній науковий консенсус полягає в тому, що вся матерія у Всесвіті була створена приблизно 13,8 мільярдів років тому під час події, відомої як Великий вибух . У цей час вся матерія була ущільнена в дуже маленьку кульку з нескінченною щільністю та інтенсивним теплом, яка називається Сингулярність . Раптом Сингулярність почала розширюватися, і почався Всесвіт, яким ми його знаємо.
Після швидкого розширення й охолодження вся речовина була майже рівномірною в розподілі. Протягом наступних кількох мільярдів років трохи більш щільні області Всесвіту почали гравітаційно притягуватися один до одного. Тому вони стали ще більш щільними, утворюючи газові хмари та великі згустки речовини.
Ці згустки стали первісними галактиками, оскільки хмари газоподібного водню в протогалактиках зазнали гравітаційного колапсу, щоб стати першими зірками. Деякі з цих ранніх об’єктів були маленькими і стали крихітними карликовими галактиками, тоді як інші були набагато більшими і стали знайомими спіральними формами, як наш Чумацький Шлях.
Галактичні злиття:
Після утворення ці галактики еволюціонували разом у більші галактичні структури, які називаються групами, скупченнями та надскупченнями. З часом галактики притягувалися одна до одної силою їх тяжіння, і зіткнулися разом у серії злиттів . Результат цих злиттів залежить від маси галактик у зіткненні.
Маленькі галактики розриваються на більші галактики і додаються до маси більших галактик. Наш Чумацький Шлях нещодавно поглинув кілька карликових галактик, перетворивши їх на потоки зірок, які обертаються навколо ядра галактики. Але коли великі галактики подібних розмірів об’єднуються, вони стають гігантськими еліптичними галактиками.
Коли це відбувається, тонка спіральна структура втрачається, а об’єднані галактики стають великими та еліптичними. Еліптичні галактики є одними з найбільших галактик, які коли-небудь спостерігалися. Іншим наслідком цих злиттів є те, що надмасивні чорні діри (SMBH) у їхніх центрах стають ще більшими.
Зауважте, не всі злиття призведуть до еліптичних галактик. Але всі злиття призводять до зміни структури об’єднаних галактик. Наприклад, вважається, що Чумацький Шлях переживає незначну подію злиття з сусідніми Магелланові хмари ; і в останні роки було встановлено, що Великий Пес карликова галактика злилася з нашою.
Хоча злиття розглядаються як насильницькі події, фактичних зіткнень між зоряними системами не очікується, враховуючи величезні відстані між зірками. Однак злиття можуть призвести до гравітаційних ударних хвиль, які можуть викликати утворення нових зірок. Це те, що, за прогнозами, станеться, коли наша власна галактика Чумацький Шлях зливається з галактикою Андромеди приблизно за 4 мільярди років.
Галактична смерть:
Зрештою, галактики перестають утворювати зірки, коли вичерпують запас холодного газу та пилу. Коли запаси закінчуються, процес формування зірок сповільнюється протягом мільярдів років, поки повністю не припиняється. Однак постійні злиття забезпечать відкладення свіжих зірок, газу та пилу в старих галактиках, таким чином продовживши їхнє життя.
В даний час вважається, що наша галактика використала більшу частину водню, і утворення зірок сповільниться, поки запас не вичерпається. Такі зірки, як наше Сонце, можуть проіснувати лише близько 10 мільярдів років; але найменші, найкрутіші червоні карлики можуть витримати кілька трильйонів років . Проте, завдяки наявності карликових галактик і нашого майбутнього злиття з Андромедою, наша галактика може існувати ще довше.
Однак усі галактики в цій околиці Всесвіту з часом гравітаційно зв’яжуться одна з одною і зіллються у гігантську еліптичну галактику. Астрономи бачили приклади такого роду «викопних галактик», одним з яких є Мессьє 49 – надмасивна еліптична галактика.
Ці галактики використали всі свої запаси зореутворюючого газу, і все, що залишилося, — це довговічні зірки. Зрештою, протягом тривалого часу ці зірки будуть мигати одна за одною, доки вся справа не стане фоновою температурою Всесвіту.
Після злиття нашої галактики з Андромедою і злиття з усіма сусідніми галактиками в локальній групі, ми можемо очікувати, що її теж чекає подібна доля. Отже, еволюція галактик відбувалася протягом мільярдів років, і це буде відбуватися в осяжному майбутньому.
Ми написали багато статей про галактики для Universe Today. Ось Що таке Чумацький Шлях? , Як утворився Чумацький Шлях? , Що відбувається при зіткненні галактик? , Що відбувається, коли галактики гинуть? , Новий поворот галактичної еволюції , і Суперкомп'ютер вивчатиме еволюцію галактики ,
Якщо ви хочете більше інформації про галактики, перегляньте Випуски новин Hubblesite про галактики , і ось Наукова сторінка NASA про галактики .
Ми також записали епізод Astronomy Cast про галактики – Епізод 97: Галактики .
Джерела: