Η ηχητική αφήγηση από τον συγγραφέα είναι διαθέσιμη παραπάνω
Πριν από 10 δισεκατομμύρια χρόνια, οι γαλαξίες του Σύμπαντος φλέγονταν από το φως των νεοσύστατων αστεριών. Αυτή η επική φάση της ιστορίας είναι γνωστή ως “Κοσμικό μεσημέρι” – το ύψος της δημιουργίας όλων των αστέρων. Γαλαξίες όπως ο Γαλαξίας μας δεν δημιουργούν αστέρια σχεδόν με τους ρυθμούς που ήταν στο αρχαίο παρελθόν. Ωστόσο, υπάρχει μια στιγμή που οι γαλαξίες στο παρόν μπορούν να εκραγούν με σχηματισμό άστρων - όταν συγκρούονται μεταξύ τους. Αυτό το πρόσφατα δημοσιευμένο κολάζ συγχωνεύσεων γαλαξιών από το Έρευνα Hubble HiPEEC (Hubble imaging Probe of Extreme Environments and Cluster) επισημαίνει έξι από αυτές τις συγκρούσεις που μας βοηθούν να κατανοήσουμε τον σχηματισμό άστρων στο πρώιμο Σύμπαν.
Πρόσφατα κυκλοφόρησε κολάζ έξι συγχωνεύσεων γαλαξιών που χρησιμοποιήθηκαν στην έρευνα HiPEEC.
Επάνω σειρά από αριστερά προς τα δεξιά: NGC 3256, 1614, 4195 Κάτω σειρά από αριστερά προς τα δεξιά: NGC 3690, 6052, 34
- Πίστωση ESA / Hubble / NASA
Κοσμικό Μπαλέτο
Μια διεθνής ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον Δρ Angela Adamo μελέτησε αυτούς τους έξι στόχους Hubble , που καταγράφηκε μεταξύ 2008 και 2020, για να κατανοήσουμε τους ρυθμούς σχηματισμού άστρων στις χαοτικές συνθήκες των γαλαξιακών συγκρούσεων. Οι αρχαίοι γαλαξίες που σχηματίζουν αστέρια δεν παραμορφώνονται και συστρέφονται όπως οι συγχωνεύσεις που βλέπουμε στον τοπικό γαλαξία. Είναι μεγάλοι γαλαξίες δίσκων που γνωρίζουμε περισσότερο. Αλλά αυτές οι τοπικές συγκρούσεις χρησιμεύουν ως ένα κοντινό εργαστήριο που αναπαράγει τις συνθήκες του πρώιμου Σύμπαντος.
Ο Γαλαξίας δημιουργεί μεταξύ 1,5 έως 3 ηλιακές μάζες (μάζα του δικού μας Ήλιου) αξίας αστεριών κάθε χρόνο. Οι συγκρουόμενοι γαλαξίες μπορούν να δημιουργήσουν πάνω από 100 ηλιακές μάζες το χρόνο . Αυτές οι έξι συγχωνεύσεις βρίσκονται όλες σε διάφορα στάδια σύγκρουσης. Οι γαλαξίες, παρά τα εκατοντάδες δισεκατομμύρια αστέρια τους, είναι κυρίως κενός χώρος. Είναι πραγματικά δυνατό δύο γαλαξίες να συγχωνευθούν και όμως κανένα μεμονωμένο αστέρι να μην συγκρούεται μεταξύ τους. Μάλλον οι γαλαξίες περνούνδιά μέσουτο ένα το άλλο πολλές φορές μέχρι να ενωθούν τελικά. Τελικά οι πυρήνες και των δύο γαλαξιών συγχωνεύονται για να γίνουν ένας μεγαλύτερος γαλαξίας - μια επική κοσμική ρουτίνα χορού για δισεκατομμύρια χρόνια.
Προσομοίωση υπολογιστή της μελλοντικής συγχώνευσης μεταξύ του Γαλαξία και της Andromeda c – NASA
Οι πιο πρώιμοι στη φάση της συγχώνευσης είναι οι NGC 3256, 3690 και 6052 με τους 3690 να δείχνουν ακόμη δύο διακριτούς γαλαξιακούς πυρήνες. Τα NGC 34, 1614 και 4194 είναι τα πιο προηγμένα με το NGC 34 στο τελικό στάδιο της συνένωσης.
(Επάνω αριστερά στο Κολάζ) Το NGC 3256 απέχει περίπου 100 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη και παρέχει έναν ιδανικό στόχο για τη διερεύνηση αστρικών εκρήξεων που έχουν προκληθεί από συγχωνεύσεις γαλαξιών. Πίστωση – ESA/Hubble/NASA
(Κορυφαία μέση του Κολάζ) Το NGC 1614 απέχει 211 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Έχει ένα φωτεινό κέντρο και δύο εσωτερικούς σπειροειδείς βραχίονες με μια εξωτερική δομή που αποτελείται κυρίως από μια μεγάλη μονόπλευρη καμπύλη προέκταση ενός από αυτούς τους βραχίονες κάτω δεξιά και μια μακριά, σχεδόν ευθεία ουρά που αναδύεται από τον πυρήνα και διασχίζει το εκτεταμένο χέρι προς τα πάνω δεξιά.
Εικόνα και περιγραφή Πιστώσεις: NASA, ESA, η ομάδα Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration και A. Evans (Πανεπιστήμιο της Βιρτζίνια, Charlottesville/NRAO/Πανεπιστήμιο Stony Brook)
(Επάνω δεξιά στο Κολάζ) – Το NGC 4194, 129 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά, είναι επίσης γνωστό ως συγχώνευση της Μέδουσας. Ένας πρώιμος γαλαξίας κατανάλωσε ένα μικρότερο σύστημα πλούσιο σε αέρια, εκτοξεύοντας ρεύματα αστεριών και σκόνης στο διάστημα. Αυτά τα ρυάκια, που φαίνονται να αναδύονται από την κορυφή του γαλαξία της συγχώνευσης, μοιάζουν με τα σπασμένα φίδια που περίφημα είχε η Μέδουσα, ένα τέρας στην αρχαία ελληνική μυθολογία, στο κεφάλι της αντί για τα μαλλιά, δίνοντας στο αντικείμενο το ενδιαφέρον όνομά του. Η συγχώνευση της Μέδουσας βρίσκεται περίπου 130 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά στον αστερισμό της Μεγάλης Άρκτου (Η Μεγάλη Άρκτος).
Εικόνα και περιγραφή Πίστωση: ESA/Hubble & NASA, A. Adamo
(Κάτω αριστερά του Κολάζ) Αυτό το σύστημα αποτελείται από ένα ζεύγος γαλαξιών, που ονομάστηκαν IC 694 και NGC 3690, 130 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά, που πέρασαν από κοντά περίπου 700 εκατομμύρια χρόνια πριν. Ως αποτέλεσμα αυτής της αλληλεπίδρασης, το σύστημα υπέστη μια σφοδρή έκρηξη σχηματισμού άστρων. Τα τελευταία δεκαπέντε περίπου χρόνια έξι σουπερνόβα εμφανίστηκαν στις εξωτερικές περιοχές του γαλαξία, καθιστώντας αυτό το σύστημα ένα διακεκριμένο εργοστάσιο σουπερνόβα.
Εικόνα και περιγραφή Πίστωση: NASA, ESA, η ομάδα Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration και A. Evans (Πανεπιστήμιο της Βιρτζίνια, Charlottesville/NRAO/Πανεπιστήμιο Stony Brook)
(Κάτω στη μέση του Κολάζ) Βρίσκεται στον αστερισμό του Ηρακλή, περίπου 230 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά, ο NGC 6052 είναι ένα ζευγάρι γαλαξιών που συγκρούονται. Ανακαλύφθηκαν για πρώτη φορά το 1784 από τον William Herschel και αρχικά ταξινομήθηκαν ως ένας ενιαίος ακανόνιστος γαλαξίας λόγω του περίεργου σχήματός τους. Ωστόσο, τώρα γνωρίζουμε ότι ο NGC 6052 αποτελείται στην πραγματικότητα από δύο γαλαξίες που βρίσκονται σε διαδικασία σύγκρουσης.
Εικόνα και περιγραφή Πίστωση: ESA/Hubble & NASA, A. Adamo et al.
(Κάτω δεξιά του Κολάζ) Ξαπλωμένη στον αστερισμό του Κήτου (Το Θαλάσσιο Τέρας) σε απόσταση 250 εκατομμυρίων ετών φωτός, η εξωτερική περιοχή του NGC 34 φαίνεται σχεδόν ημιδιαφανής, με καρφίτσα τρυπημένη με αστέρια και περίεργα λυχνάρια. Αυτή η εικόνα δείχνει το φωτεινό κέντρο του γαλαξία, αποτέλεσμα αυτού του γεγονότος συγχώνευσης που έχει δημιουργήσει μια έκρηξη σχηματισμού νέων άστρων και φωτίζει το περιβάλλον αέριο. Εικόνα και περιγραφή Πίστωση: ESA/Hubble/NASA A. Adamo et al.
Shining Through the Shroud
Οι έξι στόχοι που επιλέχθηκαν βρίσκονται εντός 80 Mpc (Megaparsec = 3,26 εκατομμύρια έτη φωτός) όπου το Hubble μπορεί να αναλύσει μεγάλα σμήνη σχηματισμού αστεριών μέσα σε κάθε έναν από τους γαλαξίες που συγκρούονται. Για τους σπασίκλες της φωτογραφίας, οι κλίμακες ανάλυσης για τον πλησιέστερο από τους 6 στόχους είναι 6 parsecs ανά pixel ενώ οι πιο απομακρυσμένοι είναι 10 parsecs ανά pixel. Έτη φωτός και έτη φωτός σε ένα μικροσκοπικό σημείο φωτός. Οι στόχοι επιλέχθηκαν επειδή είναι προσανατολισμένοι πρόσωπο προς τα κάτω, πράγμα που σημαίνει ότι το Hubble μπορεί να σαρώσει ολόκληρη την επιφάνεια του γαλαξία για σμήνη σχηματισμού αστέρων. Τα ίδια τα σμήνη καλύπτονται από τεράστια σύννεφα σκόνης και αερίου, την πρώτη ύλη για το σχηματισμό άστρων.
Η διαστρική σκόνη προκαλεί 'εξαφάνιση' μια διαδικασία όπου το φως κυριολεκτικά σβήνει καθώς απορροφάται. Ωστόσο, τα σμήνη που σχηματίζουν αστέρια είναι ισχυρές πηγές υπέρυθρου φωτός και ένα συγκεκριμένο κόκκινο φως γνωστό ως Υδρογόνο-Άλφα που δημιουργείται από νεαρά τεράστια αστέρια που εκτοξεύουν αέριο υδρογόνο με την έντονη ακτινοβολία τους. Τόσο το υπέρυθρο όσο και το H-Alpha μπορούν να διασχίσουν το σάβανο που θα παρατηρηθεί από το Hubble. Οι συγχωνευόμενοι γαλαξίες φλέγονται με υπέρυθρο φως. Ταξινομημένοι ως 'Φωτεινοί Υπέρυθροι Γαλαξίες' (LIRG) είναι φωτεινότεροι στο υπέρυθρο από ολόκληρο το φάσμα φωτός άλλων γαλαξιών . Τα δεδομένα εικόνας από το Hubble υποβάλλονται σε επεξεργασία για να απομονωθούν τα σμήνη σχηματισμού αστεριών ανά ηλικία και μάζα φιλτράροντας τόσο τα αστέρια στο προσκήνιο από τον δικό μας γαλαξία όσο και το φως των μακρινών γαλαξιών του φόντου.
Αστρικά σμήνη στο NGC 3256 απομονωμένα από άλλες δομές στην εικόνα
Πίστωση: Εικόνα 2 στο Adam et al 2020
Κάθε Τελευταία Σταγόνα
Οι ερευνητές ανακάλυψαν τεράστια σμήνη σχηματισμού αστεριών μέσα στα συστήματα συγχώνευσης – πολύ μεγαλύτερα από αυτά που βρίσκονται στον δικό μας γαλαξία. Τα μεγαλύτερα νεαρά αστρικά σμήνη στον Γαλαξία μας μπορούν να φτάσουν δεκάδες χιλιάδες ηλιακές μάζες. Καθώς οι γαλαξίες συγχωνεύονται, σχηματίζονται όλο και πιο ογκώδη σμήνη - τα μεγαλύτερα που δημιουργήθηκαν στα τελευταία στάδια της συνένωσης. Το NGC 34 διαθέτει ένα σμήνος άνω των 20 εκατομμυρίων ηλιακών μαζών, ηλικίας 100 εκατομμυρίων ετών. Οι νεότερες συγχωνεύσεις έχουν μεγαλύτερο ποσοστό σμήνων ηλικίας μικρότερης των 10 εκατομμυρίων ετών, υποδεικνύοντας ότι ο ρυθμός σχηματισμού αστεριών αυξάνεται σταθερά.
Μία από τις πλησιέστερες περιοχές σχηματισμού αστεριών στη Γη, το Μεγάλο Νεφέλωμα του Ωρίωνα. Υπάρχουν περίπου 700 αστέρια που σχηματίζονται στο νεφέλωμα που ζυγίζει 2000 ηλιακές μάζες, πολύ μικρότερες από τις περιοχές σχηματισμού αστεριών που παρατηρούνται στους γαλαξίες που συγκρούονται.
Πηγή: Παρατηρητήριο Matthew Cimone Trottier
«Αυτά τα συστήματα είναι από τα πιο αποτελεσματικά περιβάλλοντα για να σχηματιστούν αστρικά σμήνη στο τοπικό Σύμπαν»
Adam et al 2021
Η πρώτη ύλη για να σχηματιστούν αστέρια είναι το διαστρικό αέριο υδρογόνο. Οι γαλαξίες περιείχαν μεγαλύτερη αφθονία και πυκνότητα αυτού του αερίου στο παρελθόν, το οποίο καταναλώθηκε κατά τη διάρκεια του Κοσμικού Μεσημέρι. Το υδρογόνο παραμένει σε γαλαξίες όπως ο Γαλαξίας, αλλά το αέριο δεν είναι τόσο συγκεντρωμένο με αποτέλεσμα χαμηλότερους ρυθμούς σχηματισμού αστεριών και μικρότερα αστρικά σμήνη. Η συγχώνευση των γαλαξιών δημιουργεί παλιρροϊκές δυνάμεις μέσω της βαρύτητας που διοχετεύουν αυτό το εναπομείναν αέριο σε υψηλής πυκνότητας, συγκεντρωμένες περιοχές με αποτέλεσμα ογκώδη αστρικά σμήνη και έναν καταρράκτη σχηματισμού αστεριών - μια «αστρική έκρηξη».
Οι ερευνητές ορίζουν μια ακτίνα σε κάθε συγχώνευση που ονομάζεται R80 όπου συμβαίνει το 80% του σχηματισμού άστρων. Μέσα σε αυτήν την ακτίνα 80%, οι συγχωνεύσεις είναι οι πιο αποτελεσματικές στο σχηματισμό αστρικών σμηνών. Αυτή η ακτίνα περιέχει επίσης τα νεότερα αστρικά σμήνη ηλικίας περίπου 10 εκατομμυρίων ετών. Καθώς αυτά τα σμήνη γερνούν, μετατοπίζονται από τις παλιρροϊκές δυνάμεις της σύγκρουσης και παρασύρονται σε διαφορετικές περιοχές των γαλαξιών.
Μια αποκοπή μεγέθυνσης του εσωτερικού κιλοπαρσέκου του NGC1614. Οι θέσεις των συστάδων κωδικοποιούνται ανάλογα με τη μάζα τους (αριστερά) και την ηλικία τους (δεξιά). Οι κυκλικές διακεκομμένες γραμμές σημειώνουν τις συστάδες που περιέχονται με R(80%). Πίστωση: Εικ. 8 Adamo et al. 2020
Αρχαία ουλές σύγκρουσης
Ενώ ο Γαλαξίας δεν είναι ογκώδηςνέοςσμήνη αστέρων, ο γαλαξίας μας έχει πολύ μεγάλαπαλαιόςσμήνη αστεριών γνωστά ως Σφαιρικά σμήνη. Το μεγαλύτερο που έχουμε παρατηρήσει στον Γαλαξία μας ονομάζεται Ωμέγα Κενταύρου και περιέχει περίπου 10 εκατομμύρια αστέρια που ζυγίζουν 4 εκατομμύρια ηλιακές μάζες που είναι δισεκατομμυρίων ετών. Η προέλευση των σφαιρικών σμηνών δεν είναι πλήρως γνωστή, αλλά πιστεύεται ότι προέρχονται από τη σύγκρουση του ίδιου του Γαλαξία με άλλους γαλαξίες στο παρελθόν ή σχηματίστηκε κατά το Κοσμικό Μεσημέρι. Οι ερευνητές του HiPEEC προτείνουν ότι τα νεαρά ογκώδη αστρικά σμήνη που παρατηρούνται σε αυτές τις συγχωνεύσεις μπορεί να εξελιχθούν σε σφαιρικά σμήνη και καλούν μελλοντική έρευνα να μελετήσει αυτήν την πιθανότητα. Η ομάδα συνιστά επίσης την επανεξέταση αυτών των 6 συγχωνεύσεων με το επερχόμενο διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb το οποίο θα βλέπει υπέρυθρους στόχους με ακόμη μεγαλύτερη ανάλυση και ευκρίνεια από το Hubble.
Σφαιρικό σμήνος Ωμέγα Κενταύρου στον Γαλαξία. Το μεγαλύτερο γνωστό σφαιρικό αστρικό σμήνος στον Γαλαξία μας που περιέχει περίπου 10 εκατομμύρια αστέρια που βρίσκονται στον αστερισμό του Κενταύρου σε απόσταση 17.000 ετών φωτός. Πίστωση: ESO CC κατά 4.0
Η Σύγκρουση της Ανδρομέδας με τον Γαλαξία – Σύμπαν Φρέιζερ Κάιν σήμερα
Ο Γαλαξίας προορίζεται επίσης για μια μελλοντική συγχώνευση όταν συγκρουστεί με τον γειτονικό μας Γαλαξία της Ανδρομέδας για να γίνει…'Milkomeda' (έχουμε 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια για να βρούμε ένα καλύτερο όνομα). Η συγχώνευση θα πυροδοτήσει το δικό μας μελλοντικό κύμα σχηματισμού άστρων. Οποιοσδήποτε γύρω στον Γαλαξία θα δει τον ουρανό να μεταμορφώνεται με τη λάμψη των γιγάντων αστεριών που σχηματίζουν σμήνη σε ολόκληρο τον γαλαξία. Στο μεταξύ, απολαύστε αυτές τις εκπληκτικές συγχωνεύσεις που βλέπουμε τώρα, χάρη στο Hubble.
Ακολουθήστε τον Matthew στο Twitter για περισσότερες ιστορίες Spacey:
Ένα βίντεο που παρουσιάζει όλες τις συγχωνεύσεις HiPEEC – Credit Hubble/ESA/NASA
Περισσότερα για εξερεύνηση:
Το Hubble παρουσιάζει 6 συγχωνεύσεις γαλαξιών | ESA / Hubble (Εκδόσεις πλήρους μεγέθους όλων των εικόνων)
Όταν οι Γαλαξίες συγκρούονται: Το Hubble παρουσιάζει 6 όμορφες συγχωνεύσεις γαλαξιών | ESA/Habble
Οι γαλαξίες έγιναν άγριοι! | ESA/Habble
[2008.12794] Σχηματισμός αστρικών συστάδων στα πιο ακραία περιβάλλοντα: Πληροφορίες από την έρευνα HiPEEC (arxiv.org) (Πρωτότυπο Ερευνητικό Έγγραφο Ανοικτή Πρόσβαση)
[2010.10171] Γαλαξίες που σχηματίζουν αστέρια στο Κοσμικό Μεσημέρι (arxiv.org) (Ανοιχτή πρόσβαση)
[1708.04709] The Nature of Deeply Buried Ultraluminous Infrared Galaxies: Ένα ενοποιημένο μοντέλο για εκπομπές εξαιρετικά σκονισμένων γαλαξιών (arxiv.org) (Ανοιχτή πρόσβαση)
Η γαλαξιακή σύγκρουση που αναμόρφωσε τον γαλαξία μας - Scientific American
Ένας γαλαξίας φτιάχνει νέα αστέρια πιο γρήγορα από ό,τι η μαύρη τρύπα του μπορεί να τους λιμοκτονήσει για καύσιμα – Σύμπαν σήμερα Το ηλιακό σύστημα πετάει μέσα από τα συντρίμμια ενός σουπερνόβα εδώ και 33.000 χρόνια - Σύμπαν σήμερα