Niespodziewany trend w ewolucji galaktyk

Wykres przedstawia procent uporządkowanych galaktyk w czterech przedziałach czasu po 3 miliardy lat każdy. Widoczny jest stały wzrost liczby galaktyk uporządkowanych im bliżej naszych czasów. Dodatkowo, w każdym przedziale czasu, galaktyki bardziej masywne są bardziej uporządkowane. Im bardziej odległe i mniejsze galaktyki tym ruchy wewnętrzne są bardziej chaotyczne a prędkość rotacji mniejsza.

Źródło: NASA's Goddard Space Flight Center


Zakrojone na szeroką skalę badania setek galaktyk zaobserwowanych przez teleskop Kecka na Hawajach oraz Kosmiczny Teleskop Hubble’a dały niespodziewany wynik, mówiący o ich ewolucji na przestrzeni ostatnich 8 miliardów lat, czyli nieco ponad połowę wieku Wszechświata.


Dotychczas astronomowie uważali, że pobliskie galaktyki dyskowe ukształtowały się około 8 miliardów lat temu i w stanie niezmienionym przetrwały do dziś. Jednak badania, prowadzone pod kierownictwem Susan Kassin z NASA, pokazały, że w rzeczywistości było zupełnie na odwrót: galaktyki ciągle się zmieniały i ewoluowały.

Dzisiejsze galaktyki formujące gwiazdy przyjęły postać uporządkowanych systemów dyskowych, jak np. Galaktyka Andromedy czy Droga Mleczna. W takich obiektach rotacja znacząco dominuje nad innymi, wewnętrznymi ruchami. Jednak najbardziej odległe niebieskie galaktyki, należące do badanej próbki, okazały się całkowicie inne. Zaobserwowano w nich nieuporządkowane ruchy w wielu kierunkach. Wraz z upływem czasu galaktyki stopniowo porządkowały swój ruch, przypadkowe ruchy zanikały, a prędkość rotacji dysku rosła tworząc ostatecznie “porządnie” zachowujące się dyski.


Niebieskie galaktyki, których kolor wskazuje, że rodzą się w nich gwiazdy, pokazują mniej nieuporządkowanych ruchów i coraz szybszą rotację wraz ze zmniejszającą się odległością, na których są obserwowane. Taki trend widoczny jest dla galaktyk o różnych masach, ale im większa masa tym większy stopień uporządkowania.


Naukowcy, na podstawie odkrycia, wyciągnęli wniosek, że niebieskie galaktyki stopniowo przekształcają się w uporządkowane, rotujące dyski galaktyczne, podobne do naszej Drogi Mlecznej. W poprzednich badaniach tego typu uwzględniano jedynie odległe obiekty, które są dobrze uporządkowanymi dyskami i na tej podstawie sądzono, że nic się w nich nie zmieniało. Nowe badania pokazują jednak, że obiekty te są tylko rzadkimi wyjątkami, a większość galaktyk ewoluowało i stopniowo porządkowało swoje ruchy.


Zamiast ograniczać swoją próbkę do konkretnego typu galaktyk, naukowcy analizowali wszystkie galaktykach, których linie emisyjne były na tyle jasne by móc z nich wydedukować ruch wewnętrzne. Linie emisyjne to charakterystyczne promieniowanie wysyłane przez gaz w bardzo wąskim zakresie długości fal. Pojawiają się w momencie, gdy rozszczepimy światło pochodzące od galaktyki na poszczególne kolory. Dzięki liniom emisyjnym możemy uzyskać informacje o ruchach wewnątrz galaktyki, a także o odległości.


Naukowcy zbadali próbkę składającą się z 544 niebieskich galaktyk z przeglądu Deep Extragalactic Evolutionary Probe 2 (DEEP2), w ramach którego pracował teleskop Hubble’a oraz dwa bliźniacze 10-metrowe teleskopy w Obserwatorium W. M. Kecka na Hawajach. Galaktyki znajdowały się w odległości od 2 do 8 miliardów lat świetlnych, a ich masy zawierały się w przedziale do 0.3% do 100% masy naszej Galaktyki.


Droga Mleczna musiała również przechodzić przez etap chaotycznych ruchów i potem stopniowo porządkując swoje ruchy uformowała piękny dysk.


W ciągu ostatnich 8 miliardów lat, liczba zderzeń pomiędzy galaktykami dużymi i małymi gwałtowanie spadła i w związku z tym również zmalało całkowite tempo formowania się gwiazd oraz liczba wybuchów supernowych. Naukowcy przypuszczają, że te czynniki właśnie mogły być odpowiedzialne za obserwowany trend ewolucji galaktyk.


Dzięki nowemu odkryciu, astronomowie mogą rozpocząć ulepszanie swoich komputerowych modeli ewolucji galaktyk. Gdy nowe modele zaczną coraz lepiej odtwarzać obserwowany trend, będzie można z nich wyciągnąć informację, który z procesów jest najbardziej odpowiedzialny właśnie za taką ewolucję galaktyk.


Przegląd DEEP2 jest prowadzony przez Lick Observatory z Uniwersytetu Kalifornii w Santa Cruz we współpracy z uniwersytetami z Berkeley, Hawajów, Baltimore, Chicago oraz Pasadeny. Kosmiczny Teleskop Hubble’a to międzynarodowe przedsięwzięcie prowadzone przez NASA i Europejską Agencje Kosmiczną.


Artykuł opisujący niniejsze odkrycie został opublikowany 20 października w czasopiśmie Astrphysical Journal.

Hubert Siejkowski | Źródło: Science Daily

Liczba odsłon: 1725