Dlaczego dyski galaktyczne są do siebie podobne?

Curtis Struck z Uniwersytetu w Iowie i ekspert IBM, Bruce Elmegreen badają ewolucję galaktyk – od kłębiastego, nieregularnego przykładu (po lewej) do gładkiej struktury (po prawej). Źródło SDSS.

Symulacje komputerowe dowodzą, że kluczem wyjaśnienia zjawiska stopniowego zaniku starych galaktyk dyskowych skupiska gazu i nowo narodzonych gwiazd, obecne w dyskach młodych galaktyk. Zdarza się to w przypadku wszystkich spłaszczonych galaktyk z dyskiem – zarówno dużych jak i małych, występujących pojedynczo i w grupie. Wszystkie one zaczynają swoje życie jako nieregularne twory, a z czasem przyjmują postać gładkiej struktury, której jasność spada wykładniczo, od bardzo jasnego centrum do ciemniejszych krawędzi. Lub, jak napisał autor omawianej tu publikacji, Curtis Struck, w Uniwersytetu Stanowego w Iowie, “W dyskach galaktyk wszystko uspokaja się z czasem – i blizny po trudnym dzieciństwie, i niedole dojrzewania...

Ale – jak to się właściwie dzieje? Było wiele proponowanych teorii, jednak każda z nich dotyczyła jedynie wąskiej grupy galaktyk. Nie było wyjaśnienia uniwersalnego dla eksponencjalnego spadku jasności wszystkich możliwych galaktyk z dyskiem. Po raz kolejny jednak podjęto próbę stworzenia takiego modelu.

Curtis Struck i Bruce Elmegreen, naukowiec z Centrum Badań IBM wYorktown Heights, stworzyli komputerowy model symulujący ewolucję galaktyk. Sądzą, że dzięki niemu znaleźli idealny model dla spadku jasności w dyskach – odpowiedzią jest tu przyciąganie grawitacyjne nieregularnych, kłębiastych struktur obecnych w młodych galaktykach. Struck i Elmegreen oparli swe badania na najprostszym możliwym modelu galaktyki – takim jednak, który ma w sobie jej najważniejsze części składowe: cienki dysk i krążące w nim gwiazdy, podlegające sile grawitacji. Skupili się jednak przede wszystkim na jej strukturze kłaczkowatej. Uznali bowiem, że jej obecność w dyskach młodych galaktyk może odpowiadać za gładki, uniwersalny spadek jasności tych dysków. Oddziaływanie grawitacyjne kłaczków międzygwiazdowego gazu i nowo narodzonych gwiazd modyfikują kształty orbit pobliskich gwiazd. W niektórych przypadkach zmiany te są bardzo duże, co prowadzi do rozproszenia gwiazd – nie krążą już one po swych pierwotnych, niemal kołowych orbitach, ale stają się one silnie eliptyczne. Z czasem te odchyłki prowadzą do gładkiego rozkładu – niemal wykładniczego spadku jasności dysków galaktyk, od centrum do krawędzi. Proces ten może zająć nawet kilka miliardów lat.

Najnowsza teoria jest zgodna z danymi obserwacyjnymi z Kosmicznego Teleskopu Hubble'a i wielu teleskopów naziemnych. To właśnie te narzędzia obserwacyjne pozwalają nam na oglądanie kłaczkowatych, młodych struktur najbardziej odległych galaktyk. Zdaniem Strucka opracowany przez naukowców model daje bardzo dobre wyjaśnienie faktu, że wszystkie dyski starszych galaktyk wyglądają mniej więcej tak samo.

Oryginalny artykuł: Exponential Galaxy Disks from Stellar Scattering.


Liczba odsłon: 1363