Galaktikus Kövületvadászat

amikor a csillagászok az égbe néznek, az időben is visszatekintenek. Tehát, amikor a tudósok megfigyelnek egy galaxist, amely milliárd fényévnyire van a Földtől, azt is látják, hogy a csillagrendszer milliárd évvel ezelőtt jelent meg, mert a galaxisból származó fénynek milliárd évbe telt, hogy elérje a műszereiket. Ez a távcsöveket időgépekké alakítja, amelyek lehetővé teszik a csillagászok számára az ősi kozmikus történelem feltárását. Azonban, ellentétben a földhöz kötött régészekkel, akik a régi sziklákat tanulmányozzák, a csillagászok az ősfényből készült kövületeket vizsgálják.

• kezdő útmutató az LCDM univerzumhoz
  lehetséges, hogy a távoli galaxisok gyorsabban távolodnak tőlünk, mint a fénysebesség? Nézzen meg egy pontos képet az univerzumról a Lambda Cold Dark Matter modell alapján, amely ma a legjobb kozmológiai modell.
• forrás: CassiopeiaProject

a galaxisok eredete és fejlődése az asztrofizika két legaktívabban kutatott területe. A bizonyítékok elsöprő súlya meggyőzte a kozmológusokat arról, hogy az univerzum egy meghatározott időben jött létre, mintegy 13,6 milliárd évvel ezelőtt, egy szuper forró, szuper sűrű tűzgolyó formájában energetikai sugárzás néven ismert Ősrobbanás esemény.
ma a Lambda hideg sötét anyag (vagy LCDM) modell a kozmosz eredetével kapcsolatos megértésünk legújabb megtestesülése. Ez az ősrobbanás elméletének javulását jelenti azáltal, hogy az univerzum fizikai anyagának nagy részét egy sötét anyagnak nevezett anyagból állítja.
bár a jelenlegi műszerekkel nem lehet kimutatni, a kozmológusok úgy vélik, hogy a sötét anyag hideg, lassan mozgó részecskékből áll, amelyek nem bocsátanak ki elektromágneses sugárzást vagy szórt fényt, ezért sötétnek is tűnnek. A sötét anyag gravitációs hatása azonban megfigyelhető a látható anyagokon, például a galaxisokon és a háttérsugárzás megfigyelésein.

• Clumpy early universe
  kis sötét anyag glóriák láthatók összeolvadva a korai univerzum ezen számítógépes szimulációjában, a Lambda hideg sötét anyag elmélete alapján. Túlóra, az egyesülések proto-galaxist hoznak létre.

az elmélet nevében szereplő Lambda a sötét energia jelenlétére utal, egy hipotetikus erőre, amely úgy tűnik, hogy felgyorsítja az univerzum tágulását. Az elméletet eredetileg 1984-ben publikálták Joel R. Primack, George Blumenthal és Sandra Moore Faber amerikai fizikusok. Ma is hivatkoznak rá, mint a standard kozmológiai modellre.
az LCDM elmélet szerint az univerzum intenzíven forró, feltűnően sima és lényegében homogén volt közvetlenül az ősrobbanás után. Azonban a sűrűség kis ingadozása, kevesebb, mint egy rész százezer, kezdett megjelenni és növekedni. Ahogy az univerzum lehűlt, a sötét anyag csomói kondenzálódni kezdtek, és bennük gázmolekulák képződtek. Ekkor az univerzum szinte kizárólag hidrogénből, héliumból és sötét anyagból állt. Ebben az időszakban bocsátották ki a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzást.

a gáz és a sötét anyag gravitációsan vonzódott a nagyobb sűrűségű területekhez, és glóriákat képeztek, amelyek az első galaxisok magjait képviselték. Ahogy a glóriák tömegesebbé váltak, elkezdtek összeomlani saját súlyuk alatt, és protogalaxisokká váltak. Nem sokkal később a halókban lévő hidrogén és hélium gáz kezdte létrehozni az első csillagokat. Aztán az idő múlásával a halók összeolvadtak, hogy egyre nagyobb galaxisokat képezzenek.

• a gyűrűk és az ívek nem az egyetlen bizonyíték az ősi műholdak egyesülésére. Ez az animáció számos kísérő galaxis egyesülését szimulálja, és bemutatja, hogy az elsődleges galaxist körülvevő tollak, lándzsák, tüskék és kagylók is lehetségesek.
• modell animációs jóváírás: James Bullock (UC Irvine)

a számítógépes szimulációk lehetővé tették a teoretikusok számára, hogy kövessék az anyag evolúcióját az univerzumban az Ősrobbanás utáni rövid időtől a közelmúltig. Ezek a szimulációk azt állítják, hogy a galaxisok kialakulása hideg sötét anyag jelenlétében hierarchikusan történik – az első galaxisok kis törpék, majd ezek összeolvadnak, hogy fokozatosan nagyobb csillagrendszereket képezzenek. Ezért a nagy galaxisok, mint például a Tejút, száz vagy annál több kis törpe galaxist fogyasztottak az idő múlásával. Sokuk azonban annyira alaposan összekeverhető a szülő galaxisuk csillagaival, hogy már nem könnyen azonosíthatók.
fúziók Made in Heaven
ennek a folyamatnak a leglátványosabb megnyilvánulása lehet a hasonló méretű galaxisok összeolvadása egy nagy egyesülésként ismert folyamatban. Ezek az események gyakran a spirális minta megsemmisülését eredményezik mindkét összeolvadó galaxisban. A nagyobb egyesülések csillagrobbanásokat is kiválthatnak. Az ilyen események viszonylag ritkák voltak az elmúlt néhány milliárd évben, és a nagy galaxisoknak csak kis százaléka vesz részt egy folyamatban lévő nagyobb egyesülésben bármikor.
azonban a kisebb összeolvadások, amelyek egy törpe műholdas galaxis megszakításával járnak egy sokkal masszívabb Társ által, várhatóan lényegesen gyakoribbak lesznek. Az LCDM modell szerint a kisebb egyesüléseknek ma is meg kell történniük. Mivel a nagyobb partner csillagkorongja nem pusztul el egy kisebb egyesülés során, a közelmúltbeli vagy folyamatban lévő események jeleinek sok spirál körül nyilvánvalónak kell lenniük, a nagy galaxis leggyakoribb típusa.
kozmikus kenyérmorzsák

• Sagittarius törpegalaxis
  a Tejútrendszer Sagittarius árapályáramlata látható a Sagittarius törpe sűrű magjából, körbefutva a galaxist, és leereszkedve a nap helyzetén keresztül.
• Animation credit David Law/University of Virginia

az apály és az árapály akkor jön létre, amikor a Hold vonzza bolygónkat és óceánjait. Hasonlóképpen, egy nagy spirál deformálja a keringő műholdas galaxist azáltal, hogy erősebb húzást fejt ki az egyik oldalon, mint a másik. A folyamat során a műhold csillagainak egy részét eltávolítják, mint egy kenyérmorzsa nyomát, amely fosszilis rekordot hagy a csillag árapályszerkezet formájában. Egyesülésük során a műholdas galaxisból származó csillagok hosszú patakokba vonhatók, hatalmas törmelékhéjakba rakódhatnak, vagy hatalmas esernyő alakú szerkezetekbe söpörhetnek, amelyek körülveszik a szülő galaxist, és több milliárd évig észlelhetők, mint egy gigantikus kozmikus ereklye.
bizonyíték az első csillag patak fedezték fel a Tejútrendszer során a 90-es években. ismert, mint a Nyilas Törpe elliptikus, ez a kis műholdas galaxis kering egy merőleges utat a Tejútrendszer széles csillag sík okozza, hogy áthaladjon a galaxisban. A lemezen áthaladó minden egyes áthaladással a csillagok vékony folyamot képeznek.
a Nyilas törpegalaxis felfedezése óta több mint 15 csillagáramlatot azonosítottak a Halo otthoni galaxisunkban, 4 pedig az Androméda galaxisban, a legközelebbi galaktikus szomszédunkban.
a helyi csoporton kívüli árapály-patakok bizonyítékai azonban a közelmúltig többnyire anekdotikusak voltak.

• galaxis egy buborékban. Az NGC3521 körülbelül 35 millió fényév távolságra található az Északi csillagkép felé Leo. Ez az új mély kép több törmelékhéjat ábrázol, amelyek bizonyítják a korábbi egyesüléseket egy vagy több műholdas galaxissal.
• fotó: R. Jay GaBany Cosmotography.com

a lokális csoporton túl
az elmúlt hat évben Dr. David Marton Xhamsternez-Delgado, a Max Planck Institute for Astronomy munkatársa professzionális és amatőr csillagászokból álló nemzetközi csapatot vezetett, amely a lokális csoporton kívüli nyolc közeli spirál körül csillagáramokat keresett a szerény méretű, kereskedelmi forgalomban kapható eszközökkel készített ultramély képek elemzésével. Erőfeszítéseik hat kiterjedt csillagszerkezet felfedezéséhez vezettek, amelyek a vizsgált galaxisok közül többet körülvettek. Ezeket a korábban nem észlelt jellemzőket az árapályban megszakadt műholdak törmelékeként értelmezték. Ezenkívül kutatásuk megerősítette és tisztázta számos hatalmas csillagjellemzőt, amelyekről korábban számoltak be, de soha nem értelmezték kisebb összeolvadások fosszilis bizonyítékaként.

• az NGC4651 Esernyőgalaxis a Coma Berenices csillagképben található, körülbelül 35 millió fényévnyire a bolygónktól. Ez az új nézet egy vagy több műholdas galaxissal való korábbi egyesülések bizonyítékait mutatja.
  a csillagtörmelék héja, amelyet látszólag egy keskeny árapály-lándzsa átszúrt, összhangban áll a standard modellen alapuló előrejelzésekkel.
• fotó: R. Jay GaBany Cosmotography.com

a galaxisok váratlan, rendkívül változatos jellemzőkkel rendelkeztek, mint például a Tejútrendszer Nyilas-patakjára emlékeztető nagy kör alakú vonások, távoli héjak és óriási árapály-törmelékfelhők, valamint a Galaktikus korongokból származó hatalmas sugárszerű jellemzők. A már megzavart társak maradványaival együtt a megfigyelések az árapály megzavarása során elfogott túlélő műholdakat is elfogták.
2011 elején elkészült az NGC 3521 új képe, amely javítja a felméréshez eredetileg gyűjtött adatokat. Található 35 millió fényév bolygónktól az Északi csillagkép felé Leo, ezt a csillagrendszert klasszikusan flokkulens galaxisnak minősítették, mivel a hatalmas mennyiségű anyag részben eltakarja spirálszerkezetét.
az új ultramély kép azonban egy vagy több korábbi összeolvadás bizonyítékát tárja fel a törpe galaxisokkal, amelyek észrevehető alstruktúrákat hagytak maguk után, például a keleti oldalán látható szinte gömb alakú törmelékfelhőt, nyugaton pedig egy nagy, hosszúkás felhőt. Mindkettő egy esernyőszerű szerkezethez tartozó törmelékhéjat képvisel, amely hasonló a képeken láthatóhozngc 4651. De, lazább megjelenésük azt sugallja, hogy a múltban sokkal távolabb kerültek. Ezenkívül a galaxist több törmelékhéj buborék borítja, amely az ősi egyesülések további bizonyítékait jelentheti.
más flokkulens galaxisokról is kimutatták, hogy csillagáram-maradványokkal rendelkeznek, mint például az NGC 5055 (M63), ami arra enged következtetni, hogy ez a jelenség korábbi kisebb összeolvadásokhoz kapcsolódhat.
összehasonlítás aa számítógépes szimulációk megerősítették a Delgado csapat által észlelt struktúrák rendkívüli változatosságát. A távoli galaxisok körüli árapály jellemzői, amelyek minden más szempontból normálisnak tűnnek, és az LCDM szimulációkkal való egyezésük új bizonyítékot jelentett arra, hogy a standard modell a Tejúthoz hasonló távoli galaxisokra is vonatkozik.
a kozmikus régészekhez hasonlóan a csillagászok is feltárják az ősi fényt, hogy felfedjék az igazságot a galaxisok születéséről és fejlődéséről. A csillagáramokat, az LCDM elmélet által megjósolt hierarchikus egyesülési folyamat emlékeit először a Tejútrendszerben és a helyi csoport más galaxisaiban azonosították. Most hasonló struktúrákat láttak sokkal távolabbi galaxisokban. Ezek a megfigyelések együttesen alátámasztják a jelenlegi legjobb elméletet, amely elmagyarázza, hogy az univerzum és minden benne, hogyan keletkezett és fejlődött napjainkig.
a tudományos ismeretek könyve azonban laza levéloldalakra van írva, amelyeket átdolgoznak, újra válogatnak, és néha eltávolítják az idő múlásával, amikor új információkat ásnak ki. Ezért, ellentétben a földhöz kötött kövületekkel, semmi kozmológiai nem tekinthető kőbe vésettnek, mert mindig valami új jelenik meg a láthatáron.
olvassa el még:
– kísérleti felmérés szerény apertúrájú távcsövekkel
– a modell univerzum