Дали нашата галактика Млечен път е зомби?

Вижте по -големи. | Млечен път над Мароко, от Безансон Арно. Посетете уебсайта му.

Вижте по -големи.| Млечен път над Мароко, от Безансон Арно.Посетете уебсайта му.


ОтКевин Шавински,Швейцарски федерален технологичен институт в Цюрих

Подобно на зомби, галактиката Млечен път може би вече е мъртва, но продължава да продължава. Нашият галактически съсед Андромеда почти със сигурност е изтекъл преди няколко милиарда години, но едва наскоро започна да показва външни признаци на смъртта си.


Изглежда, че галактиките могат да „загинат“ - тоест да спрат да превръщат газа в нови звезди - по два много различни пътя, задвижвани от много различни процеси. Галактиките като Млечния път и Андромеда правят това много, много бавно в продължение на милиарди години.

Как и защо галактиките „гасят“ своето звездно образуване и променят своята морфология или форма, е един от големите въпроси в извънгалактическата астрофизика. Може би сега сме на ръба да можем да съберем заедно как се случва. И част от благодарностите отиват на граждански учени, които пречеха милиони галактически изображения, за да класифицират това, което има.

Може ли галактика (като NGC 3810 в този случай) да има класическа спирална структура и също да е вече мъртва? Кредит на изображението: ESA/Hubble и NASA, CC BY

Може ли галактика (като NGC 3810 в този случай) да има класическа спирална структура и също да е вече мъртва? Кредит на изображението: ESA/Hubble и NASA, CC BY

Галактиките растат, като създават нови звезди




Галактиките са динамични системи, които непрекъснато натрупват газ и превръщат част от него в звезди.

Подобно на хората, галактиките се нуждаят от храна. В случая на галактиките тази „храна“ е доставка на свеж водороден газ от космическата мрежа, нишките и ореолите на тъмната материя, които съставляват най -големите структури във Вселената. Като този газохлажда и попада в ореоли от тъмна материя, той се превръща в диск, който след това може да се охлади още повече и в крайна сметка да се фрагментира в звезди.

Тъй като звездите стареят и умират, те могат да върнат част от този газ обратно в галактиката или чрез ветрове от звезди, или чрез тяхстава супернова. Тъй като масивни звезди умират при такива експлозии, те загряват газа около тях и предотвратяват охлаждането му толкова бързо. Те осигуряват това, което астрономите наричат ​​„обратна връзка”: образуването на звезди в галактиките е по този начин саморегулиран процес. Топлината от умиращите звезди означава, че космическият газ не се охлажда толкова лесно в нови звезди, което в крайна сметка спира спира колко нови звезди могат да се образуват.

Повечето от тези звездообразуващи галактики са с форма на диск или спирала, подобно на нашия Млечен път.


Вляво: спирална галактика, пламнала в синята светлина на млади звезди от продължаващо формиране на звезди; вдясно: елиптична галактика, окъпана в червената светлина на стари звезди. Кредит на изображението: Sloan Digital Sky Survey

Вляво: спирална галактика, пламнала в синята светлина на млади звезди от продължаващо формиране на звезди; вдясно: елиптична галактика, окъпана в червената светлина на стари звезди. Кредит на изображението:Sloan Digital Sky Survey

Но има друг вид галактика, която има много различна форма или морфология в астрономическия език. Тези масивни елипсовидни галактики са склонни да изглеждат с сфероидна или футболна форма. Те не са толкова активни - загубили са доставките на газ и затова са престанали да образуват нови звезди. Техните звезди се движат по далеч по -неподредени орбити, придавайки им по -обемната, закръглена форма.

Тези елиптични галактики се различават по два основни начина: те вече не образуват звезди и имат различна форма. Сигурно им се е случило нещо доста драматично, за да предизвика такива дълбоки промени. Какво?

Синьо = младо и червено = старо?


Основното разделение на галактики на звездообразуващи спираловидни галактики, пламнали в синята светлина на масивни, млади и краткотрайни звезди, от една страна, и неподвижни елиптици, окъпани в топлия блясък на древни звезди с малка маса, от друга, се връща към ранните изследвания на галактиките на 20 век.

Но след като съвременните проучвания като Sloan Digital Sky Survey (SDSS) започнаха да записват стотици хиляди галактики, започнаха да се появяват обекти, които не се вписват съвсем в тези две широки категории.

Значителен брой червени, покойни галактики изобщо нямат елипсовидна форма, но запазват приблизително формата на диск. По някакъв начин тези галактики спряха да образуват звезди, без да променят драматично структурата си.

В същото време сини елиптични галактики започнаха да изплуват. Тяхната структура е подобна на тази на „червените и мъртвите“ елипсовидни, но те блестят в яркосинята светлина на младите звезди, което показва, че образуването на звезди все още продължава в тях.

Как тези две странни топки - червените спирали и сините елипсовидни - се вписват в нашата картина на еволюцията на галактиката?

Galaxy Zoo позволява на граждански учени да класифицират галактики.

Galaxy Zoo позволява на граждански учени да класифицират галактики.


Изпратете граждани учени

Като аспирант в Оксфорд търсех някои от тези странни галактики. Особено се интересувах от сините елиптици и всякакви улики, които съдържат за образуването на елиптични галактики като цяло.

В един момент прекарах цяла седмица, преглеждайки почти 50 000 галактики от SDSS на око, тъй като нито един от наличните алгоритми за класифициране на формата на галактиката не беше толкова добър, колкото ми трябваше. Открих доста сини елипсовидни, но стойността да се класифицират всички приблизително един милион галактики в SDSS с човешки очи бързо стана очевидна. Разбира се, преминаването през милион галактики не беше възможно.

Малко по -късно стартирахме група сътрудници и азgalaxyzoo.orgи покани членове на обществеността - граждани учени - да участват в астрофизични изследвания. Когато влезете в Galaxy Zoo, ще ви бъде показано изображение на галактика и набор от бутони, съответстващи на възможните класификации, и урок, който да ви помогне да разпознаете различните класове.

Когато спряхме да записваме класификации от четвърт милион души, всяка от един милион галактики в Galaxy Zoo беше класифицирана над 70 пъти, което ми даденадеждни, човешки класификации на формата на галактиката, включително мярка за несигурност. Съгласни ли са 65 от 70 учени граждани, че тази галактика е елипсовидна? Добре! Ако изобщо няма споразумение, това също е информация.

Използването на ефекта „мъдрост на тълпата“, съчетано с несравнимата човешка способност за разпознаване на образи, помогна да се подредят милиони галактики и откриха много от по -рядко срещаните сини елипсовидни и червени спирали, които да проучим.

Диаграма на цветовата маса на галактиката. Сини, звездообразуващи галактики са на дъното, в синия облак. Червените, покойни галактики са на върха, в червената последователност. „Зелената долина“ е преходната зона между тях. Кредит на изображението: Schawinski+14

Диаграма на цветовата маса на галактиката. Сини, звездообразуващи галактики са на дъното, в синия облак. Червените, покойни галактики са на върха, в червената последователност. „Зелената долина“ е преходната зона между тях. Кредит на изображението: Schawinski+14


Неволно живеете в зелената долина?

Кръстопът на еволюцията на галактиките е място, наречено „зелена долина. ” Това може да звучи живописно, но се отнася до населението между сините звездообразуващи галактики („син облак“) и червените, пасивно развиващи се галактики („червената последователност“). Галактиките със „зелени“ или междинни цветове трябва да бъдат онези галактики, в които звездообразуването е в процес на изключване, но които все още имат някакво продължаващо звездно образуване - което показва, че процесът е изключен едва преди малко, може би няколкостотин милиона години .

Като любопитно настрана, произходът на термина „зелена долина“ може всъщност да се върне към беседа, проведена в Университета на Аризона за еволюцията на галактиките, където, когато ораторът описва диаграмата на масата на цветовете на галактиката, член на публиката извика : „Зелената долина, където галактиките отиват да умират!“ Green Valley, Аризона, е пенсионерска общност точно извън родния град на университета, Tucson.

За нашия проект наистина вълнуващият момент дойде, когато разгледахмескоростта, с която умират различни галактики. Открихме, че бавно умиращите са спирали, а бързо умиращите - елипсовидни. Трябва да има два коренно различни еволюционни пътя, които водят до гасене в галактиките. Когато изследвахме тези два сценария - умирайки бавно и умирайки бързо - стана очевидно, че тези два пътя трябва да бъдат обвързани с доставките на газ, които подхранват образуването на звезди на първо място.

Представете си една спирална галактика като нашия Млечен път, която весело превръща газа в звезди, докато новият газ продължава да тече. Тогава се случва нещо, което изключва доставката на свеж външен газ: може би галактиката е попаднала в масивна група от галактики, където горещият вътрешен клъстер газът отрязва свеж газ отвън или може би ореолът на тъмната материя на галактиката е нараснал толкова много, че падащият в него газ се нагрява до такава висока температура, че не може да се охлади в епохата на Вселената. Във всеки случай спиралната галактика сега остава само с газа, който има в резервоара си.

Тъй като тези резервоари могат да бъдат огромни и превръщането на газ в звезди е много бавен процес, нашата спирална галактика може да продължи доста дълго време да изглежда „жива“ с нови звезди, докато действителният темп на образуване на звезди намалява в продължение на няколко милиарда години . Ледниковата бавност при използване на останалия резервоар за газ означава, че докато осъзнаем, че една галактика е в терминален упадък, „задействащият момент“ е настъпил преди милиарди години.

Изображение на Хъбъл на част от галактиката Андромеда, която подобно на нашия Млечен път може да е галактическо зомби. Кредит на изображението: NASA, ESA, J. Dalcanton, B.F. Williams и L.C. Джонсън (Вашингтонски университет), екипът на PHAT и Р. Гендлър

Изображение на Хъбъл на част от галактиката Андромеда, която подобно на нашия Млечен път може да е галактическо зомби. Кредит на изображението:НАСА, ESA, J. Dalcanton, B.F. Уилямс и L.C. Джонсън (Вашингтонски университет), екипът на PHAT и Р. Гендлър

Галактиката Андромеда, най -близката ни масивна спирална галактика, се намира в зелената долина и вероятно е започнала упадъка си преди еони: според нашите последни изследвания това е галактика зомби. Той е мъртъв, но продължава да се движи, все още произвежда звезди, но с намалена скорост в сравнение с това, което би трябвало, ако все още беше нормална звездообразуваща галактика. Да се ​​определи дали Млечният път е в зелената долина - в процес на затваряне - е много по -предизвикателно, тъй като ние сме в Млечния път и не можем лесно да измеримнеговите интегрирани свойствапо начина, по който можем за далечните галактики.

Дори и с по -несигурните данни изглежда, че Млечният път е точно на ръба, готов да се срути в зелената долина. Напълно възможно е галактиката Млечен път да е зомби, умряла преди милиард години.

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

Кевин Шавински, Асистент по астрофизика на галактиката и черните дупки,Швейцарски федерален технологичен институт в Цюрих

Тази статия първоначално е публикувана наРазговорът. Прочететеоригинална статия.

Харесва ли ви ForVM? Регистрирайте се за нашия безплатен ежедневен бюлетин днес!