Maa, aurinkokunta, Linnunrata. Saavatko he enemmän tai vähemmän massiivisia ajan myötä?

Laajimmin hyväksyttyjen kosmologisten mallien mukaan ensimmäiset galaksit alkoivat muodostua 13–14 miljardia vuotta sitten. Seuraavan miljardin vuoden aikana syntyivät kosmiset rakenteet, joista olemme kaikki tienneet. Niihin kuuluvat muun muassa galaksiklusterit, superklusterit ja filamentit, mutta myös galaktiset piirteet, kuten ympyräklusterit, galaktiset pullistumat ja supermassiiviset mustat reiät (SMBH).

Kuitenkin kuten elävät organismit, galaksit ovatkin kehittyneet siitä lähtien. Itse asiassa galaksit kulkevat ja työntävät massaa koko ajan elinaikanaan. Äskettäisessä tutkimuksessa kansainvälinen tähtitieteilijäryhmä laski materiaalin virtauksen ja ulosvirtauksen Linnunradan suuntaan. Sitten astrobiittien hyvät ihmiset antoivat sille hyvän erittelyn ja osoittivat, kuinka merkityksellinen se on meidän ymmärryksessämme galaktisen muodostumisen ja evoluution suhteen.

Tutkimusta johti ESAn tähtitieteilijä tohtori Andrew J. Fox, ja tutkimukseen osallistui jäseniä Space Telescope Science Institute'in (STScI) Milky Way Halo Research Groupista ja useista yliopistoista. Aikaisempiin tutkimuksiin perustuen he tutkivat nopeutta, jolla kaasu virtaa Linnunradan sisään ja ulos ympäröivistä korkean nopeuden pilvistä (HVC).

Koska materiaalin saatavuus on avain tähtimuodostumiseen galaksissa, sen lisäämisen ja häviämisen nopeuden tunteminen on tärkeää ymmärtää galaksien kehitystä ajan myötä. Ja kuten Michael Foley astrobitesYhteenvetona voidaan todeta, että materiaalien lisäysnopeuksien kuvaaminen galakseihin on ratkaisevan tärkeää tämän ”galaktisen suihkulähteen” mallin yksityiskohtien ymmärtämiseksi.

Tämän mallin mukaisesti galaksin massiivisimmat tähdet tuottavat tähtituuleja, jotka ajavat materiaalia galaksin levyltä. Kun he menevät supernoovaan lähellä eliniänsä loppua, he ajavat samalla tavalla suurimman osan materiaalistaan. Tämä materiaali putoaa sitten takaisin levylle ajan myötä, tarjoten materiaalia uusien tähtien muodostumiseen.

"Nämä prosessit tunnetaan yhdessä" tähtien palautteena ", ja ne ovat vastuussa kaasun työntämisestä takaisin Linnunradalta", Foley sanoi. Toisin sanoen Linnunrata ei ole eristetty materiaalijärvi; se on säiliö, joka saa jatkuvasti kaasua ja häviää painovoiman ja tähtien palautteen takia. ”

Lisäksi äskettäiset tutkimukset ovat osoittaneet, että tähdenmuodostuminen voi olla läheisesti yhteydessä supermassiivisen mustan reiän (SMBH) kokoon galaksin ytimessä. Pohjimmiltaan, SMBH: t lähettävät valtavan määrän energiaa, joka voi kuumentua kaasu ja ydin ympäröivä pöly, joka estää sitä rypistymästä tehokkaasti ja tekemässä painovoiman romahtamista uusien tähtien muodostamiseksi.

Sellaisenaan nopeus, jolla materiaali virtaa galaksista sisään ja ulos, on avain tähtien muodostumisnopeuden määrittämiseen. Laskeakseen nopeuden, jolla tämä tapahtuu Linnunradan suhteen, tohtori Fox ja hänen kollegansa käyttivät tietoja useista lähteistä. Kuten tohtori Fox kertoi Space Magazinelle sähköpostitse:

"Kaivoimme arkiston. NASA ja ESA ylläpitävät hyvin kuratoituja arkistoja kaikista Hubble-avaruusteleskooppitiedoista, ja kävimme läpi kaikki taustakvasaarien havainnot, jotka on otettu HOSB: n herkän spektrografin Cosmic Origins Spectrograph (COS) avulla, jota voidaan käyttää ultraviolettivalon analysointiin. kaukaiset lähteet. Löysimme 270 sellaista kvasaria. Ensinnäkin, näiden havaintojen avulla laadimme luettelon nopeasti liikkuvista kaasupilvistä, jotka tunnetaan nimellä nopeuden pilvet (HVC). Sitten suunnittelimme menetelmän HVC: n jakamiseksi tuleviin ja ulosvirtauspopulaatioihin hyödyntämällä Doppler-siirtymää. "

Lisäksi äskettäinen tutkimus osoitti, että Linnunrata on kokenut lepotilan noin 7 miljardia vuotta sitten - joka kesti noin 2 miljardia vuotta. Tämä oli seurausta iskuaalloista, jotka aiheuttivat tähtienvälisten kaasupilvien kuumenemisen, mikä pysäytti väliaikaisesti kylmän kaasun virtauksen galaksiimme. Ajan myötä kaasu jäähtyi ja alkoi virtata takaisin sisään, laukaistaen toisen tähdenmuodostuskierroksen.

Tutkittuaan kaikki tiedot, Fox ja hänen kollegansa pystyivät asettamaan rajoituksia tämän meidän galaksimme virtauksen ja poistumisen nopeudelle:

”Vertaamalla sisääntulevan ja poistuvan kaasun nopeuksia löysimme ylimääräisen virtauksen, mikä on hyvä uutinen tulevalle tähtiä muodostuvalle galaksissamme, koska on paljon kaasua, joka voidaan muuttaa tähdiksi ja planeeteiksi. Mittasimme noin 0,5 aurinkomassaa vuodessa tuloa ja 0,16 aurinko massaa vuodessa ulos, joten siellä on nettovirta. "

Kuitenkin, kuten Foley ilmoitti, HVC: n uskotaan elävän vain noin 100 miljoonan vuoden ajan. Tämän seurauksena tämän nettovirran ei voida odottaa kestävän loputtomiin. "Lopuksi he jättävät huomioimatta HVC: t, joiden tiedetään olevan rakenteissa (kuten Fermi-kuplat), jotka eivät jäljitä tulevaa tai ulosvirtaavaa kaasua", hän lisää.

Vuodesta 2010 lähtien tähtitieteilijät ovat olleet tietoisia salaperäisistä rakenteista, jotka ovat nousseet galaksiimme nimeltä Fermi Bubbles. Nämä kuplia muistuttavat rakenteet ulottuvat tuhansia valovuosia ja niiden uskotaan johtuvan SMBH: n tähtienvälisestä kaasusta ja röyhtäyneistä gammasäteistä.

Sillä välin tulokset tarjoavat kuitenkin uuden käsityksen siitä, kuinka galaksit muodostuvat ja kehittyvät. Se tukee myös uutta tapaa, joka on tarkoitettu kylmävirtauksen lisääntymiseen. Tämä on teoria, jonka alun perin ehdotti professori Avishai Dekel ja kollegat Jerusalemin Heprealaisen yliopiston Jerusalemin Racah-fysiikan instituutista selittämään, kuinka galaksit ottavat kaasua ympäröivään avaruuteen muodostumisensa aikana.

"Nämä tulokset osoittavat, että Linnunradan kaltaiset galaksit eivät kehitty vakaa tila, ”Tohtori Fox teki tiivistelmän. ”Sen sijaan ne erittyvät ja häviävät kaasun episodisesti. Se on puomi ja rintakierros: kun kaasua tulee, lisää tähtiä voi muodostua, mutta jos kaasua tulee liian paljon, se voi laukaista tähtiä puhkeamisen niin voimakkaasti, että se puhaltaa kaiken jäljellä olevan kaasun, sulkeen tähden muodostumisen. Siten sisäänvirtauksen ja ulosvirtauksen välinen tasapaino säätelee kuinka paljon tähtiä muodostuu. Uudet tuloksemme auttavat valaisemaan tätä prosessia. ”

Toinen mielenkiintoinen takea tästä tutkimuksesta on se, että mitä Linnunrataamme koskee, koskee myös tähtijärjestelmiä. Esimerkiksi aurinkokuntajärjestelmämme on myös ajan kuluessa alttiina materiaalin virtaukselle ja virtaukselle. Kohteet, kuten 'Oumuamua ja viimeisimmät 2I / Borisov, vahvistavat, että asteroidit ja komeetat potkaistaan ​​pois tähtijärjestelmistä ja muut etsivät niitä säännöllisesti.

Entä kaasu ja pöly? Menettääkö aurinkokuntamme ja (laajentaen) maapallo maapalloa tai nouseeko paino ajan myötä? Ja mitä tämä voisi tarkoittaa järjestelmän tulevaisuudelle ja Koti planeetta? Esimerkiksi astrofysiikka ja kirjailija Brian Koberlein puhui jälkimmäisestä aiheesta vuonna 2015 verkkosivustollaan. Käyttäen tuolloin äskettäistä Gemini-meteorisuihkua hän kirjoitti:

”Itse asiassa meteoriittireittien satelliittitarkkailujen perusteella on arvioitu, että noin 100–300 tonnia (tonnia) materiaalia iskee Maahan päivittäin. Tämä lisää noin 30 000 - 100 000 tonnia vuodessa. Se voi tuntua paljon, mutta yli miljoonan vuoden aikana se olisi vain alle miljardi prosenttiosuus maapallon kokonaismassasta. "

Kuten hän jatkaa selittämistä, myös Maa menettää massan säännöllisesti useiden prosessien kautta. Näihin kuuluvat materiaalin radioaktiivinen hajoaminen maankuoressa, mikä johtaa energian ja subatomisten hiukkasten (alfa, beeta) ja gammasäteet) lähtevät planeettamme. Toinen on ilmakehän häviö, jossa kaasut, kuten vety ja helium, katoavat avaruuteen. Yhdessä nämä aiheuttavat noin 110 000 tonnin menetyksen vuodessaear.

Pinnalla tämä vaikuttaa nettohäviöltä, joka on noin 10 000 tonnia tai enemmän vuodessa. Lisäksi mikrobiologi / tiedekommunikaattori Dr. Chris Smith ja Cambridge-fyysikko Dave Ansell arvioivat vuonna 2012, että maapallo saa 40 000 tonnia pölyä vuodessa avaruudesta, kun taas se menettää 90 000 vuodessa ilmakehän ja muiden prosessien kautta.

Joten voi olla mahdollista, että maapallo muuttuu vaaleammaksi nopeudella 10 000 - 50 000 tonnia vuodessa. Materiaalin lisäysnopeutta ei kuitenkaan tässä vaiheessa ole rajoitettu hyvin, joten on mahdollista, että pystymme purkautumaan (vaikka maapallon massan lisääntymismahdollisuus näyttää epätodennäköiseltä). Aurinkokuntamme osalta tilanne on samanlainen. Yhtäältä tähtienvälinen kaasu ja pöly virtaa koko ajan.

Toisaalta aurinkomme - joka muodostaa 99,86% aurinkokunnan massasta - myös leviää massaa ajan myötä. Käyttämällä NASA: n MESSENGER-anturin keräämiä tietoja, NASA: n ja MIT: n tutkijoiden ryhmä päätteli, että aurinko menettää massaa aurinko tuulen ja sisätilojen prosessien vuoksi. Kysy tähtitieteilijältä, tämä tapahtuu nopeudella 1,3245 ​​x 10¹⁵ tonnia vuodessa, vaikka aurinko laajenee samanaikaisesti.

Se on uskomaton luku, mutta koska Auringon massa on noin 1,9885 × 10²⁷ tonnia. Joten aurinko ei silmänräpäytä milloin tahansa pian. Mutta kun se menettää massaa, sen painovoimavaikutus maapallolle ja muille planeetoille vähenee. Siihen mennessä, kun aurinko saavuttaa pääjärjestyksensä lopun, se kuitenkin laajenee huomattavasti ja voisi erittäin hyvin niellä elohopean, Venuksen, Maan ja jopa Mars kokonaan.

Joten vaikka galaksiamme saattaa kasvattaa massaa ennakoitavissa olevaan tulevaisuuteen, näyttää siltä, ​​että aurinkomme ja maa itse häviävät hitaasti massaa. Tätä ei pidä pitää huonoina uutisina, mutta sillä on pitkällä aikavälillä vaikutuksia. Sillä välin on eräänlaista rohkaisevaa tietää, että jopa maailmankaikkeuden vanhimmat ja massiivisimmat esineet voivat muuttua kuin elävät olennot.

Puhutaanpa sitten planeetoista, tähtiistä tai galakseista, ne syntyvät, elävät ja kuolevat. Ja väliin, heihin voidaan luottaa asettamaan tai menettämään muutama pauna. Ympyrän ympyrä elämä, pelattu kosmisessa mittakaavassa!