Selkeänä yönä voit tehdä Linnunradan bändin yötaivaalla. Vuosituhansien ajan tähtitieteilijät katsoivat sitä kauhistuneena ja ymmärsivät hitaasti, että aurinko oli vain yksi miljardeista tähtiä galaksissa. Ajan myötä instrumentiemme ja menetelmiemme parantuessa havaitsimme, että Linnunrata itsessään oli vain yksi miljardeista galakseista, jotka muodostavat maailmankaikkeuden.
Relatiivisuuden ja valon nopeuden löytämisen ansiosta olemme myös ymmärtäneet, että kun katsomme tilaa, katsomme myös taaksepäin taaksepäin. Näkemällä 1 miljardin valovuoden päässä olevan esineen näemme myös kuinka tämä esine näytti miljardi vuotta sitten. Tämän "aikakoneen" vaikutuksen avulla tähtitieteilijät ovat voineet tutkia galaksien tuloksia (ts. Galaktisen evoluution).
Prosessille, jossa galaksit muodostuvat ja kehittyvät, on ominaista tasainen kasvu ajan myötä, joka alkoi pian Ison räjähdyksen jälkeen. Tämä prosessi ja galaksien lopullinen kohtalo ovat edelleen voimakkaan kiehtomisen aiheena, ja se on edelleen täynnä osuuttaan mysteereistä.
Galaksin muodostuminen:
Nykyinen tieteellinen yksimielisyys on, että kaikki maailmankaikkeuden aine luotiin suunnilleen 13,8 miljardia vuotta sitten Big Bang -nimisen tapahtuman aikana. Tällöin kaikki aine puristettiin hyvin pieneksi palloksi, jolla oli ääretön tiheys ja voimakas lämpö, jota kutsuttiin Singulaarisuudeksi. Yhtäkkiä Singularity alkoi laajentua, ja maailmankaikkeus sellaisena kuin me sen tiedämme, alkoi.
Nopean laajenemisen ja jäähdytyksen jälkeen kaiken aineen jakauma oli melkein tasainen. Seuraavien useiden miljardien vuosien aikana maailmankaikkeuden hiukan tiheämmät alueet alkoivat houkutella gravitaatiota toisiinsa. Siksi ne kasvoivat vielä tiheämmäksi, muodostaen kaasupilviä ja suuria ainekokoja.
Näistä kohoumista tuli alkuperäisiä galakseja, kun vetykaasupilvet protogalaktisissa läpikäyivät painovoiman romahtaessaan tullakseen ensimmäisiksi tähtiiksi. Jotkut näistä varhaisista esineistä olivat pieniä ja niistä tuli pieniä kääpiögalakseja, kun taas toiset olivat paljon suurempia ja niistä tuli tuttuja spiraalimuotoja, kuten oma Linnunrata.
Galaktiset yhdistymiset:
Muodostuneina nämä galaksit kehittyivät yhdessä suurempiin galaktiikkarakenteisiin, joita kutsutaan ryhmiksi, klustereiksi ja superklustereiksi. Ajan myötä galaksit houkuttelivat toisiaan painovoimansa avulla ja törmäsivät yhteen fuusioiden sarjassa. Näiden fuusioiden tulos riippuu galaksien massasta törmäyksessä.
Suuret galaksit repivät pienet galaksit erilleen ja lisäävät niiden suurempien galaksien massaan. Oma maitotietämme söi äskettäin muutamia kääpiögalakseja, muuttamalla niistä tähtivirtauksiksi, jotka kiertävät galaktisen ytimen. Mutta kun suuret samankokoiset galaksit kokoontuvat, niistä tulee jättiläismäisiä elliptisiä galakseja.
Kun tämä tapahtuu, herkkä spiraalirakenne häviää ja yhdistyneistä galakseista tulee suuria ja elliptisiä. Elliptiset galaksit ovat joitain suurimmista galakseista, joita koskaan on havaittu. Toinen seuraus näistä fuusioista on, että supermassiiviset mustat aukot (SMBH) niiden keskuksissa muuttuvat vielä suuremmiksi.
Kaikista fuusioista ei seuraa elliptisiä galakseja, ota huomioon. Mutta kaikki sulautumiset johtavat muutokseen sulautuneiden galaksien rakenteessa. Esimerkiksi uskotaan, että Linnunradalla tapahtuu pieni sulautuma lähellä olevien Magellanin pilvien kanssa; ja viime vuosina on todettu, että Canis Major-kääpiögalaksi on sulautunut omaamme.
Sulautumisia pidetään väkivaltaisina tapahtumina, mutta todellisten törmäysten ei odoteta tapahtuvan tähtijärjestelmien välillä, kun otetaan huomioon valtava etäisyys tähtijen välillä. Sulautumiset voivat kuitenkin johtaa gravitaatioaalkoihin, jotka pystyvät käynnistämään uusien tähtien muodostumisen. Tämän ennustetaan tapahtuvan, kun oma Linnunradan galaksi sulautuu Andromedan galaksin kanssa noin 4 miljardin vuoden kuluttua.
Galaktinen kuolema:
Viime kädessä galaksit lakkaavat muodostamasta tähtiä heti kun heikentävät kylmän kaasun ja pölyn määrää. Tarjonnan loputtua tähdenmuodostus hidastuu miljardien vuosien aikana, kunnes se loppuu kokonaan. Käynnissä olevat sulautumiset varmistavat kuitenkin, että tuoreet tähdet, kaasu ja pöly laskeutuvat vanhoihin galakseihin ja pidentävät siten niiden elämää.
Tällä hetkellä uskotaan, että galaksiamme on käyttänyt suurimman osan vedystään, ja tähtien muodostuminen hidastuu, kunnes syöttö on loppu. Tähdet, kuten aurinko, voivat kestää vain noin 10 miljardia vuotta; mutta pienimmät, tyylikkäimmät punaiset kääpiöt voivat kestää muutaman biljoonan vuoden. Kääpiögalaksejen läsnäolon ja lähestyvän fuusioitumisemme Andromedan kanssa ansiosta galaksiamme voisi kuitenkin olla vielä pidempi.
Kaikki galaksit tällä maailmankaikkeuden läheisyydessä sitoutuvat kuitenkin lopulta painovoimaisesti toisiinsa ja sulautuvat jättiläisessä elliptisessä galaksissa. Tähtitieteilijät ovat nähneet esimerkkejä tällaisista "fossiilisista galakseista", joista hyvä on Messier 49 - supermassiivinen elliptinen galaksi.
Nämä galaksit ovat käyttäneet kaikki tähteensä muodostavan kaasun varantonsa, ja kaikki jäljellä olevat ovat pidempään kestäviä tähtiä. Lopulta, valtavan ajanjakson aikana, nämä tähdet välähtävät peräkkäin, kunnes koko asia on maailmankaikkeuden taustalämpötila.
Kun galaksiamme on sulautunut Andromedan kanssa ja jatkaa sulautumista kaikkiin muihin lähialueella sijaitseviin galakseihin paikallisessa ryhmässä, voidaan odottaa, että myös siihen kohdistuu samanlainen kohtalo. Ja niin, galaktien evoluutio on tapahtunut miljardien vuosien ajan, ja se tapahtuu edelleen lähitulevaisuudessa.
Olemme kirjoittaneet monia artikkeleita galakseista Space Magazine -lehteen. Tässä on Mikä on Linnunrata ?, Kuinka Linnunrata muodostui ?, Mitä tapahtuu, kun galaksit törmäävät ?, Mitä tapahtuu, kun galaksit kuolevat?
Jos haluat lisätietoja galakseista, tutustu Hubblesiten uutisiin galakseista ja tästä on NASA: n tiedesivu galakseista.
Olemme myös nauhoittaneet jakson tähtitieteellisistä näyttelijöistä galakseista - Episode 97: Galaxies.
Lähteet:
- Cornellin yliopiston tähtitieteen laitos - muodostuminen ja evoluutio
- Wikipedia - galaktien muodostuminen ja kehitys
- SKA - Kuinka galaksit kehittyvät?
