Μέρος του Γαλαξία είναι πολύ παλαιότερο από ό,τι πιστεύαμε

Ο Γαλαξίας είναι παλαιότερος από όσο νόμιζαν οι αστρονόμοι ή μέρος του. Μια πρόσφατα δημοσιευμένη μελέτη δείχνει ότι μέρος του δίσκου είναι 2 δισεκατομμύρια χρόνια παλαιότερο από ό,τι πιστεύαμε. Η περιοχή, που ονομάζεται Χοντρός Δίσκος, άρχισε να σχηματίζεται μόλις 0,8 δισεκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

Μερικοί αστρονόμοι έχουν συνδυάσει την ιστορία του Γαλαξία με περισσότερες λεπτομέρειες από ποτέ. Τα αποτελέσματά τους βασίζονται σε λεπτομερή δεδομένα από Η αποστολή Gaia της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας Και η Κίνα Φασματοσκοπικό τηλεσκόπιο ινών πολλαπλών αντικειμένων Μεγάλης Ουρανικής Περιοχής (Lamost). Το κλειδί αυτής της ανακάλυψης βρίσκεται στο γιγάντια αστέρια.

το χαρτί “Μια χρονικά λυμένη εικόνα της πρώιμης ιστορίας σχηματισμού του γαλαξία μαςΚαι βρίσκεται στο διαδίκτυο στο περιοδικό Nature. Οι συγγραφείς είναι οι Maosheng Xiang και Hans-Walter Rix, και οι δύο από το Ινστιτούτο Αστρονομίας Max Planck (MPIA).

“Τα αποτελέσματά μας παρέχουν συναρπαστικές λεπτομέρειες για αυτό το τμήμα του Γαλαξία μας, όπως τα γενέθλιά του, ο ρυθμός σχηματισμού αστεριών και η ιστορία εμπλουτισμού ορυκτών. Το να συνδυάσουμε αυτές τις ανακαλύψεις χρησιμοποιώντας δεδομένα της Γαίας φέρνει επανάσταση στην εικόνα μας για το πότε και πώς σχηματίστηκε ο γαλαξίας μας.”

Maosheng Xiang, συν-συγγραφέας της μελέτης, MPIA.

Ένα από τα πιο δύσκολα πράγματα για να προσδιορίσετε για ένα αστέρι είναι η ηλικία του. Η σύνθεση του αστεριού, ή του ορυκτού, είναι το κλειδί για τη γνώση της ηλικίας του. Όσο ακριβέστερα μετρούν οι αστρονόμοι τα ορυκτά, τόσο ακριβέστερα μπορούν να προσδιορίσουν την ηλικία τους. Το πρώιμο σύμπαν περιείχε σχεδόν αποκλειστικά υδρογόνο και ήλιο. Στοιχεία βαρύτερα από το υδρογόνο και το ήλιο παράγονται στα αστέρια και εξαπλώνονται στο σύμπαν όταν αυτά τα αστέρια πεθαίνουν και εκραγούν. Οι αστρονόμοι αποκαλούν κάθε στοιχείο βαρύτερο από τα δύο αρχέγονα στοιχεία «μέταλλα».

Τα αστέρια με χαμηλό μέταλλο είναι παλαιότερα επειδή σχηματίστηκαν όταν ήταν διαθέσιμα μόνο υδρογόνο και ήλιο. Έτσι, όταν οι αστρονόμοι εντοπίζουν μια ομάδα αστεριών που περιέχουν κυρίως υδρογόνο και ήλιο, γνωρίζουν ότι αυτά τα αστέρια είναι πολύ μεγαλύτερα. Όταν βρίσκουν μια ομάδα αστεριών με υψηλότερες αναλογίες μετάλλων, ξέρουν ότι αυτά τα αστέρια πρέπει να είναι νεότερα.

Οι ακριβείς μετρήσεις ηλικίας είναι το ιερό δισκοπότηρο σε ορισμένες πτυχές της αστρονομίας, κάτι που ισχύει σε αυτή την περίπτωση. Ο Xiang και ο Rix χρησιμοποίησαν κάτι περισσότερο από μέταλλο για να καθορίσουν τις αστρικές ηλικίες. Επικεντρώθηκαν σε έναν συγκεκριμένο τύπο αστεριών: υποαστέρια. Το υποστάδιο στη ζωή ενός αστεριού είναι σχετικά σύντομο, επομένως οι αστρονόμοι μπορούν να προσδιορίσουν με μεγαλύτερη ακρίβεια την ηλικία ενός άστρου όταν πρόκειται για δευτερεύοντα γίγαντα. Οι υποπλανήτες μετατρέπονται σε κόκκινους γίγαντες και δεν παράγουν πλέον ενέργεια στους πυρήνες τους. Αντίθετα, η σύντηξη μετακινήθηκε σε ένα περιτύλιγμα γύρω από τον πυρήνα.

READ  Αφγανιστάν - Ζωή θα μπορούσε να υπάρχει σε έναν πλανήτη σε τροχιά γύρω από το λευκό...
Αυτό το σχήμα από τη μελέτη δείχνει ορισμένες λεπτομέρειες για τα 247.000 γιγάντια αστέρια στο δείγμα. (α) Δείχνει την επιλογή του υπογίγαντα κατά μέγεθος και θερμοκρασία. (β) Δείχνει την κατανομή σε σχετική ακρίβεια ηλικίας σε συνάρτηση με την ηλικία. Πίστωση εικόνας: Xhiang and Rix 2022.

Σε αυτή τη μελέτη, το ζευγάρι χρησιμοποίησε δεδομένα LAMOST για να προσδιορίσει την ανοργανοποίηση περίπου 250.000 αστεριών σε διαφορετικά μέρη του Γαλαξία μας. Χρησιμοποίησαν επίσης δεδομένα Gaia που δίνουν την ακριβή τοποθεσία και δεδομένα φωτεινότητας περίπου 1,5 δισεκατομμυρίων αστεριών.

Η αποστολή Gaia του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος είναι υπεύθυνη για την αύξηση της ακρίβειας αυτής της μελέτης και πολλών άλλων. Πριν από τη Γαία, οι αστρονόμοι εργάζονταν συνήθως με αβεβαιότητα αστρικής ηλικίας μεταξύ 20% και 40%. Αυτό σημαίνει ότι οι ηλικίες θα μπορούσαν να εξαντληθούν κατά ένα δισεκατομμύριο χρόνια, που είναι πολύ. Αλλά η Γαία τα άλλαξε όλα αυτά. Η τρέχουσα έκδοση δεδομένων της αποστολής είναι η Gaia EDR 3 ή η Early Data Version 3, η οποία αποτελεί τεράστια βελτίωση. Το EDR3 παρέχει ακριβείς θέσεις 3D με περισσότερα από 330.000 αστέρια. Δίνει επίσης μετρήσεις υψηλής ακρίβειας της κίνησης των αστεριών στο διάστημα.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν όλα αυτά τα δεδομένα από τη Gaia και το LAMOST και τα συνέκριναν με γνωστά μοντέλα αστρικών παραμέτρων για να προσδιορίσουν με μεγαλύτερη ακρίβεια τις ηλικίες των υπο-αντικειμένων. “Χρησιμοποιώντας τα δεδομένα φωτεινότητας της Γαίας, μπορούμε να προσδιορίσουμε την ηλικία ενός γιγάντιου άστρου κατά ένα ποσοστό”, είπε ο Maosheng. Τα υπο-αντικείμενα είναι διάσπαρτα σε διάφορα μέρη του Γαλαξία μας, επιτρέποντας στους ερευνητές να συνδυάσουν τις ηλικίες των άλλων συστατικών και να δημιουργήσουν ένα χρονοδιάγραμμα της ιστορίας του Γαλαξία.

Η μελέτη δείχνει δύο διακριτές φάσεις στην ιστορία του γαλαξία μας. Η πρώτη φάση ξεκίνησε πριν από 0,8 δισεκατομμύρια χρόνια όταν ο παχύς δίσκος άρχισε να σχηματίζει αστέρια. Οι εσωτερικές περιοχές της γαλαξιακής αύρας άρχισαν να αναπτύσσονται επίσης. Δύο δισεκατομμύρια χρόνια αργότερα, η σύντηξη σχηματισμού άστρων στον παχύ δίσκο ωθήθηκε να ολοκληρωθεί. όνομα νάνος γαλαξίας Γαία-Λουκάνικο-Εγκέλαδος Συγχωνεύτηκε με τον Γαλαξία.

Η εντύπωση ενός καλλιτέχνη από τον Γαλαξία μας, έναν σπειροειδή γαλαξία περίπου 13 δισεκατομμυρίων ετών που φιλοξενεί μερικές εκατοντάδες δισεκατομμύρια αστέρια.  Στα δεξιά, η ακμή δείχνει το επίπεδο σχήμα του δίσκου.  Οι παρατηρήσεις υποδεικνύουν μια βασική δομή: ένας λεπτός δίσκος ύψους περίπου 700 ετών φωτός συγχωνευμένος σε έναν παχύ δίσκο, ύψους περίπου 3.000 ετών φωτός και γεμάτος με πολύ μεγαλύτερα αστέρια.  Η νέα μελέτη δείχνει ότι ο παχύς δίσκος άρχισε να σχηματίζει αστέρια μόλις 0,8 δισεκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, δύο δισεκατομμύρια χρόνια νωρίτερα από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως.  Πίστωση εικόνας: NASA/JPL-Caltech;  Δεξιά: ESA;  Διάταξη: ESA / ATG medialab
Η εντύπωση ενός καλλιτέχνη από τον Γαλαξία μας, έναν σπειροειδή γαλαξία περίπου 13 δισεκατομμυρίων ετών που φιλοξενεί μερικές εκατοντάδες δισεκατομμύρια αστέρια. Στα δεξιά, η ακμή δείχνει το επίπεδο σχήμα του δίσκου. Οι παρατηρήσεις υποδεικνύουν μια υποδομή: ένας λεπτός δίσκος ύψους περίπου 700 ετών φωτός συγχωνευμένος σε έναν παχύ δίσκο, ύψους περίπου 3.000 ετών φωτός και γεμάτος με πολύ μεγαλύτερα αστέρια. Η νέα μελέτη δείχνει ότι ο παχύς δίσκος άρχισε να σχηματίζει αστέρια μόλις 0,8 δισεκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, δύο δισεκατομμύρια χρόνια νωρίτερα από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως. Πίστωση εικόνας: NASA/JPL-Caltech; Δεξιά: ESA; Διάταξη: ESA / ATG medialab

Ο νάνος γαλαξίας Gaia-Sausage-Enceladus (GSE) δεν έχει σχήμα λουκάνικου. Πήρε το όνομά του από τη σχεδίαση των αστεριών του σε ένα διάγραμμα ταχύτητας, καθώς οι τροχιές τους είναι πολύ επιμήκεις. Όταν το GSE συγχωνεύθηκε με τον Γαλαξία, βοήθησε να σχηματιστεί ο παχύς δίσκος και το αέριο που ήρθε μαζί του τροφοδότησε το σχηματισμό άστρων σε αυτό το μέρος του γαλαξία. Η συγχώνευση γέμισε επίσης το φωτοστέφανο του Milky Way με αστέρια. Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι η σφαιρική μάζα NGC 2808 Ο υπόλοιπος πολτός μπορεί να είναι από το Gaia Sausage. Το NGC 2808 είναι ένα από τα πιο ογκώδη σφαιρωτά σμήνη στον Γαλαξία μας.

READ  Πάνω από το ένα πέμπτο των γυναικών που είχαν IVF στο Ηνωμένο Βασίλειο είναι τώρα άνω των 40 ετών

Ο σχηματισμός άστρων που προκλήθηκε από το GSE στον παχύ δίσκο διήρκεσε για περίπου 4 δισεκατομμύρια χρόνια. Περίπου 6 δισεκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, το αέριο εξαντλήθηκε πλήρως. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, η μεταλλικότητα του παχύτερου δίσκου αυξήθηκε πάνω από δέκα φορές.

Η μελέτη βρήκε επίσης μια πολύ στενή συσχέτιση μεταξύ της μεταλλικότητας και των ηλικιών των αστεριών σε ολόκληρο τον δίσκο. Αυτό σημαίνει ότι το αέριο που συνόδευε το GSE πρέπει να ήταν τυρβώδες, με αποτέλεσμα να αναμιγνύεται πιο καλά στο δίσκο.

Οι αστρονόμοι ανακάλυψαν πρόσφατα τη συγχώνευση GSE το 2018. Ανακαλύψεις σαν κι αυτές έχουν διαμορφώσει την κατανόησή μας για την ιστορία του Γαλαξία μας και το χρονοδιάγραμμα της εξέλιξης των γαλαξιών γίνεται πιο ξεκάθαρο. Αυτή η νέα μελέτη μας δίνει έναν πιο λεπτομερή απολογισμό.

Το αστρικό σμήνος NGC 2808 μπορεί να είναι ένα απομεινάρι του γαλαξία Gaia-Sausage-Enceladus που συγχωνεύθηκε με τον Γαλαξία πριν από δισεκατομμύρια χρόνια. Πίστωση: NASA, ESA και A. Sargdini (Πανεπιστήμιο της Φλόριντα) και γ. Bioto (Πανεπιστήμιο της Πάντοβα)

«Από την ανακάλυψη της αρχαίας συγχώνευσης με το Gaia-Sausage-Enceladus, το 2018, οι αστρονόμοι υποψιάστηκαν ότι ο Γαλαξίας υπήρχε πράγματι πριν σχηματιστεί η κορώνα, αλλά δεν είχαμε σαφή εικόνα για το πώς μοιάζει ο Γαλαξίας. Τα αποτελέσματά μας παρέχουν λαμπρές λεπτομέρειες σχετικά με αυτό το τμήμα του Γαλαξία μας, όπως τα γενέθλιά του, ο ρυθμός σχηματισμού αστεριών και η ιστορία εμπλουτισμού ορυκτών. Η συνένωση αυτών των ανακαλύψεων χρησιμοποιώντας δεδομένα της Γαίας φέρνει επανάσταση στην εικόνα μας για το πότε και πώς σχηματίστηκε ο γαλαξίας μας”, λέει ο Maosheng.

Τα τελευταία χρόνια, οι αστρονόμοι έχουν ανακαλύψει περισσότερες λεπτομέρειες για τον Γαλαξία. Αλλά είναι δύσκολο να χαρτογραφήσουμε τη δομή του γιατί βρισκόμαστε στη μέση του. Η αποστολή Gaia της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας είναι ο καλύτερος κατάλογός μας με αστέρια στον Γαλαξία μας. Και κάθε έκδοση δεδομένων γίνεται όλο και καλύτερη.

“Με κάθε νέα ανάλυση και δημοσίευση δεδομένων, η Gaia μας επιτρέπει να συνθέτουμε την ιστορία του γαλαξία μας με περισσότερες λεπτομέρειες από ποτέ. Με την κυκλοφορία του Gaia DR3 τον Ιούνιο, οι αστρονόμοι θα μπορούν να εμπλουτίσουν την ιστορία με περισσότερες λεπτομέρειες”, λέει Timo Prusti, Επιστήμονας του Έργου Gaia στην Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία.

Η αποστολή της Γαίας είναι απαραίτητη, αλλά οι παρατηρήσεις άλλων γαλαξιών όπως ο Γαλαξίας δίνουν επίσης στους αστρονόμους πληροφορίες για τη δομή και την ιστορία του Γαλαξία. Αλλά η παρατήρηση γαλαξιών μόνο δύο δισεκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη είναι δύσκολη. Αυτό απαιτεί ισχυρά υπέρυθρα κιάλια. Ευτυχώς, ένα πολυαναμενόμενο διαστημικό τηλεσκόπιο υπερύθρων πρόκειται να ξεκινήσει σύντομα παρατηρήσεις.

READ  Αρχικά, οι μαύρες τρύπες που τρέφονταν με αστέρια νετρονίων ανακαλύφθηκαν στο βαθύ διάστημα

Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) έχει την ικανότητα να κοιτάζει πίσω στο χρόνο στα πρώτα χρόνια του σύμπαντος. Θα μπορεί να δει τους παλαιότερους γαλαξίες του σύμπαντος, οι οποίοι είναι παρόμοιοι με τον Γαλαξία. Οι αστρονόμοι θέλουν να μάθουν περισσότερα για τη συγχώνευση GSE και πώς οδήγησε στον σχηματισμό των αστεριών και στο σχήμα του παχύ δίσκου του γαλαξία μας μόλις δύο δισεκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. παλιές σημειώσεις JWST, Γαλαξίες υψηλής μετατόπισης ερυθρού Παρόμοια με τον Γαλαξία, μπορεί να σας βοηθήσει να απαντήσετε σε ορισμένες ερωτήσεις και να συμπληρώσετε μια πιο λεπτομερή ιστορία του γαλαξία.

Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb είναι κατασκευασμένο για να απαντά σε μερικές από τις μεγαλύτερες ερωτήσεις μας σχετικά με το πρώιμο σύμπαν, συμπεριλαμβανομένου του τρόπου με τον οποίο σχηματίστηκαν οι πρώτοι γαλαξίες.  Αυτή η ερώτηση σχετίζεται άμεσα με το πώς δημιουργήθηκε και μεγάλωσε ο γαλαξίας του Milky Way.  Πίστωση εικόνας: ESA
Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb είναι κατασκευασμένο για να απαντά σε μερικές από τις μεγαλύτερες ερωτήσεις μας σχετικά με το πρώιμο σύμπαν, συμπεριλαμβανομένου του τρόπου με τον οποίο σχηματίστηκαν οι πρώτοι γαλαξίες. Αυτή η ερώτηση σχετίζεται άμεσα με το πώς δημιουργήθηκε και μεγάλωσε ο γαλαξίας του Milky Way. Πίστωση εικόνας: ESA

Και τον Ιούνιο, ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος θα κυκλοφορήσει την τρίτη πλήρη έκδοση των δεδομένων Gaia, που ονομάζεται DR3. Ο κατάλογος DR3 θα περιέχει τις ηλικίες, τα ορυκτά και τα φάσματα περισσότερων από 7 εκατομμυρίων αστέρων. Το DR3 και το JWST θα ήταν ένας αποτελεσματικός συνδυασμός.

Τι θα μας πουν όλα αυτά τα δεδομένα;

Με την εξέλιξη του σύμπαντος, οι γαλαξίες πρέπει να τρώνε ή να φαγωθούν. Η βαρύτητα συγκρατεί τους γαλαξίες, αλλά το σύμπαν διαστέλλεται επίσης χάρη στη σκοτεινή ενέργεια και η σκοτεινή ενέργεια απωθεί τους γαλαξίες. Έτσι οι γαλαξίες τείνουν να συγκεντρώνονται σε ομάδες. Ο Γαλαξίας είναι μέρος του τοπική ομάδα.

Τα σμήνη συγκρατούνται εσωτερικά λόγω της συνδυασμένης βαρύτητας των γαλαξιών, αλλά τα σμήνη απομακρύνονται το ένα από το άλλο λόγω της διαστολής. Τελικά, οι μικρότεροι γαλαξίες καταναλώνονται από τους μεγαλύτερους γαλαξίες της ομάδας. Ο Γαλαξίας έχει καταναλώσει συμπλέγματα GSE και σφαιρικά σμήνη. Καταναλώνει το Μεγάλο Νέφος του Μαγγελάνου, το οποίο καταβροχθίζει τον μικρότερο γείτονά του, το Μικρό Νέφος του Μαγγελάνου. Στο τέλος , Ο Γαλαξίας θα καταναλώσει και τα δύοκαι μετά από περίπου 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια, θα συγχωνευθεί με τον γαλαξία Ανδρομέδα τη Μεγάλη, ένα άλλο μέλος της Τοπικής Ομάδας.

Είναι μια περίεργη κατάσταση γιατί το μέλλον του Γαλαξία μπορεί να είναι ευκολότερο να ξεχωρίσει από το παρελθόν του. Αυτό είναι το μυστήριο του διαστελλόμενου σύμπαντος: τα στοιχεία που αναζητούμε απομακρύνονται από εμάς, χάνονται στον χρόνο και την απόσταση. Αλλά το JWST και το Gaia DR3 έχουν τη δυνατότητα να ανατρέψουν τα δεδομένα στο διαστελλόμενο σύμπαν. Μαζί, μπορούν να ρίξουν περισσότερο φως στην ιστορία του Γαλαξία και τις λεπτομέρειες των γαλαξιακών συγχωνεύσεων γενικά. Ελπίζουμε να ολοκληρώσουμε με ένα πιο ολοκληρωμένο ιστορικό χρονοδιάγραμμα.

περισσότερο:

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *