Astronomi

Galaksiler nasıl bu kadar çok hareket ediyor ve neden hareket ediyorlar?

Galaksiler nasıl bu kadar çok hareket ediyor ve neden hareket ediyorlar?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Anlamıyorum ve bir süredir anlamıyorum. Evrendeki tüm galaksiler nasıl hareket ediyor, nasıl hareket ediyor ve ne kadar hızlı?


Galaksiler için çeşitli hareket kaynakları vardır.

Galaksiler dönebilir. Galaksiler, esas olarak, yerçekimi altında "kümeler" halinde çöken maddeden oluşur. Bu süreç, diğer madde kümelerinden gelen yerçekimi nedeniyle tek tip değildir ve bu nedenle, tek bir kümedeki tüm parçacıkların doğrudan merkezine "düşmesi" çok nadirdir. Bu, dönme (Açısal Momentum) yaratır ve böylece nihai gökada dönecektir. Bazı galaksilerin, tek tek yıldızların galaksinin merkezini birden çok yönde yörüngede dolandığı çok az genel dönüş gösterdiğine dikkat edin.

Galaksiler birbirleriyle etkileşir. Çoğu gökada bir gökada grubu veya kümesi içinde bulunur, bizim gökadamız Andromeda ve birkaç ($geq$52) cüce gökada ile Yerel Grup olarak adlandırılan bir grup içindedir. Bu cüce gökadalar genellikle yerçekimi altında büyük bir gökadanın yörüngesinde döndükleri bir "uydu alt sisteminin" parçasıdır. Bu yörüngeler diğer yerel gökadalardan etkilenir ve bazen bazı sistemler, gövdeyi sistemden kaçmak için gereken hızı aşacak şekilde hızlandıran yerçekimi kuvvetleri nedeniyle "dışarı atılabilir".

Bir grup veya kümedeki ana gökadalar, bir ağırlık merkezi etrafında dönerek birbirleriyle etkileşime girerler. Bu, galaksi dönüşü ile aynı mekanizmadan kaynaklanmaktadır. Bu genellikle çok yoğun bir gökada alanı veya devasa bir En Parlak Küme Gökadasıdır (BCG). Yerel grupta, iki ana gökada (Samanyolumuz ve Andromeda Gökadamız) birbirine yaklaşıyor ve yaklaşık 4 milyar yıl içinde çarpışacaklar.

Evren genişliyor. Evren genişliyor ve bu nedenle galaksiler her yönden bizden uzaklaşıyor gibi görünüyor. Bunu olarak görüyoruz kırmızıya kayma, orijin ve biz arasındaki hız farkından dolayı ışığın bize ulaştığında dalga boyunda bir değişiklik. Bu aslında hareket eden galaksilerle ilgili değil, daha çok evrenin dokusuyla ilgili. Bunun devam edip etmeyeceği veya evrenin genişlemeyi bırakıp çökeceği, güncel aktif bir araştırma alanıdır.


Galaksiler nasıl bu kadar çok hareket ediyor ve neden hareket ediyorlar? - Astronomi

Yıldızların veya galaksilerin aniden kaybolması gibi, uzayın ışık hızından daha hızlı genişlediğine dair herhangi bir kanıt var mı? Eğer bu hipotez doğruysa, kozmik ufkun yakınında gözlemlerimizden kaybolan bazı yıldızlar ve galaksiler olması gerekmez mi?

Şu anda, artan oranda genişleyen bir evrende yaşadığımızdan eminiz. Siz bunu okurken, evren megaparsec başına saniyede yaklaşık 70 kilometre genişliyor. Bu, bizden 1 megaparsec uzaktaki bir galaksinin yaklaşık 70 km/sn hızla gerilediği, bizden 2 megaparsec uzaktaki başka bir galaksinin 140 km/sn hızla gerilediği vb. anlamına gelir. Bu Hubble'ın yasasıdır. Aynı mantığı izleyerek, ışık hızında uzaklaşmak için bir galaksinin ne kadar uzakta olması gerektiğini hesaplamak için matematik yapılabilir. Görünüşe göre bizden 4300 megaparsek uzaktaki galaksiler ışıktan daha hızlı uzaklaşıyorlar. Bu mesafe, her şeyin ışık hızından daha hızlı geri çekildiği, bize merkezli hayali bir küre olan "Hubble küresi"ni tanımlar. Evren hızlanan bir hızla genişlediğinden, Hubble küresinin yarıçapını zaman geçtikçe artırdığına dikkat edin.

Hubble küresinin dışındaki galaksilerden gelen ışığı görebilir miyiz? Işıktan daha hızlı hareket eden bir kaynaktan ışık almak garip görünebilir, ancak bu aslında mümkündür. Hubble küresinin dışında, Dünya'ya doğru bir ışık darbesi yayan bir galaksi hayal edin. Nabız bize doğru yol almaya çalışır, ancak ışıktan daha hızlı uzaklaşan bir uzay bölgesi tarafından Dünya'dan "sürüklenir". Bu nabzı asla alamayacağız gibi görünüyor - ama bir saniye bekleyin! Evren genişledikçe Hubble küresi de büyüyor. Şimdi, Hubble küresinin genişleme hızı, fotonun bizden uzaklaştığı net hızdan daha büyükse, darbe sonunda ışık hızından daha yavaş bizden uzaklaşan bir süperlüminal bölgeden geçecektir. Bu kelimeleri harika bir animasyona dönüştüren bu videoya bir göz atın. Elbette darbe bizden uzaklaşan bir bölgede ışık hızından daha düşük bir hızla yol aldığı sürece, eninde sonunda bize ulaşacaktır. Sonuç olarak, ışıktan daha hızlı uzaklaşan galaksileri hala gözlemleyebiliyoruz! Başka bir deyişle, Hubble küresi değil gözlemlenebilir evrenimizin sınırı.

İlk etapta evrenin ışık hızından daha hızlı genişlediğini nasıl söyleyebiliriz? Evrende dolaşan bir ışık darbesinin dalga boyu uzay genişledikçe uzar, böylece ışık daha da kırmızılaşır. (Yani dalga boyu artar.) Bu sözde kozmolojik kırmızıya kayma, gökbilimciler tarafından ölçülür, bu nedenle uzak galaksiler kırmızıya kaymalarıyla etiketlenebilir. Bir galaksinin kırmızıya kayması ne kadar yüksekse, bizden o kadar hızlı uzaklaşıyor. Genişleyen evrenimizin herhangi bir makul modeli için, kırmızıya kaymayı durgun hıza çevirmek için nispeten basit bir dönüşüm vardır. Şimdiye kadar şaşırtıcı olmayan bir şekilde, gözlemlediğimiz bazı galaksiler, süperluminal durgunluk hızlarıyla sonuçlanan kırmızıya kaymalar sergilemektedir!

Son olarak, pratikte, uzaklaşan bir galaksinin kozmolojik kırmızıya kayma nedeniyle gözlemlerimizden "kaybolabileceği" belirtilmelidir. Galaksiden gelen ışık giderek daha kırmızı hale gelir ve enstrümanımızın (gözlerimiz ve hatta bir radyo teleskopu) algılanabilirlik menzilini terk eder. Ek olarak, ardışık darbeler arasındaki süre o kadar artacak ki, galaksi yok olana kadar sönecektir.

Bu sayfa en son 2 Mart 2017 tarihinde güncellenmiştir.

Yazar hakkında

Cristóbal Armaza

Cristóbal, Cornell'de teorik astrofizik, genel görelilik, kozmoloji ve kompakt yıldızları içeren araştırma alanları olan astronomi birinci sınıf öğrencisidir.


Birlikte hareket eden galaksiler, kozmologları karanlık madde konusunda şaşırttı

Gökbilimciler, Erboğa A çevresindeki daha küçük uydu gökadaların, evrenin büyük ölçekli yapısına ilişkin anlayışımızla uyumsuz görünen koordineli bir dansla meşgul olduklarını keşfettiler.

Science dergisinde açıklanan keşif, fizikçileri, evrenin kozmik ağını oluşturan gizemli madde olan karanlık madde anlayışımızı yeniden tanımlamaya itebilir.

Normal maddenin aksine, karanlık madde diğer maddelerle etkileşime girmez. Görülemez ve dokunulmaz. Yine de orada olması gerektiğini biliyoruz çünkü o kadar çok var ki yerçekimi etkisi galaksilerin dönüşünü etkiliyor. Normal maddeden beş kat daha fazla karanlık madde var - normal madde, yıldızları, galaksileri, Dünya'yı ve içinde yaşayan her canlıyı oluşturan şeylerdir.

Karanlık maddenin ne olduğunu açıklamak için birçok teori var. Şu anda hakim olan fikir, "soğuk karanlık maddenin" kozmik bir ağda karanlık madde iplikçikleri ile birbirine bağlı dev kümeler oluşturduğudur.

Samanyolu gibi büyük galaksiler, karanlık maddenin büyük küresel “haleleri” ile çevrilidir. Bu gökadalar ayrıca tipik olarak etraflarında oldukça büyük sayıda daha küçük uydu gökadalar zümresine sahiptir. UC Irvine'de bir astrofizikçi olan çalışmanın ortak yazarı Marcel Pawlowski, karanlık madde anlayışımıza göre, bu uydu galaksilerin galaktik konaklarının her yerine dağılmış olması gerektiğini söyledi.

Pawlowski, "Şu anki kozmoloji anlayışımıza inanırsak, oldukça rastgele dağıtılmalı ve az çok rastgele yönlerde hareket etmelidirler - ama gerçekten değiller" dedi.

Ev galaksimiz Samanyolu'nu ele alalım. Bilinen hızlara sahip 11 uydu gökadadan sekizi, sarmal gökada düzlemine dik olan sıkı bir diskte yörüngede gibi görünüyor. (Onları göremediğimiz daha fazla gökada olabilir.) Aynı model, galaktik komşumuz Andromeda'nın etrafındaki birkaç uydu için de geçerli gibi görünüyor: İncelenen 27 gökadadan 15'i, ev sahibi gökada çevresinde dar bir düzlemde düzenlenmiştir. .

Ancak birçok bilim adamı, Samanyolu'nun (ve Andromeda'nın) kuraldan ziyade istisna olması gerektiğini düşündü.

"Birçok gökbilimci en yakın gökada sistemlerinden sonuçlar çıkarmakla ilgilendi: Samanyolu uydu gökadalarının sayımı, Gökada diskindeki gaz ve yıldızlardan etkilenebilir ve şu anda uyduların düzlemine dik hareketleri ölçmek mümkün değil. Andromeda'da, uzun vadeli istikrarının bilinmediği anlamına geliyor," Austin'deki Texas Üniversitesi'nden Michael Boylan-Kolchin, araştırmaya dahil olmayan bir yorumda yazdı.

Bu makale için, uluslararası bir araştırmacı ekibi, yanıtlar için kendi mahallemizin dışına baktı. Yaklaşık 13 milyon ışıkyılı uzaklıkta yer alan Erboğa A galaksisine odaklandılar. Erboğa A, aynı zamanda bir dizi uydu ile çevrili eliptik bir gökadadır. Belki de yoldaşlarını incelemek, Samanyolu'nun istisna mı yoksa kural mı olduğuna ışık tutabilirdi.

Araştırmacılar, arşivlenmiş verileri kullanarak, Erboğa A çevresindeki bilinen uydu gökadaların 16'sının hız verilerine baktılar. Bunlardan 14'ünün rastgele değil, daha büyük gökada çevresinde ortak bir düzlemde hareket ediyor gibi göründüğünü buldular. Bu düzlem, eliptik gökadayı çevreleyen tozlu diske kabaca dik görünüyor.

Bilim adamları, mevcut karanlık madde modeli altında, bu tür bir hizalanmanın binde bir tür bir olay olması gerektiğini söyledi. Öyleyse, bilim adamlarının şimdiye kadar inceledikleri üç galaksinin hepsinin aynı sözde ender örüntüyü paylaşması ne anlama geliyor?

Bilim adamları, belki de bu sistemlerin hepsinin, karanlık madde anlayışımızla çelişmeden hareket modellerini potansiyel olarak açıklayabilecek galaksilerin bir araya gelmesiyle oluşturulduğunu söyledi.

Değilse, Pawlowski, karanlık madde hakkındaki fikirlerimizin ince ayar yapılması veya belki de tamamen revize edilmesi gerektiği anlamına gelebilir. Belki de karanlık madde yoktur ve farklı durumlarda yerçekiminin davranışında, sanki bir tür görünmez kütle iş başındaymış gibi görünen değişiklikler vardır. Ancak yerçekiminin nasıl çalıştığına dair modelleri değiştirmek, söylemek yapmaktan çok daha kolay.

"Sorunlarımızın nerede olduğunu biliyoruz - onları nasıl çözeceğimizi henüz bulamadık" dedi. "Bence daha açık fikirli olmalıyız ve alternatif yaklaşımları düşünmeliyiz."

Bir sonraki adımlardan birinin, hangi konfigürasyonun gerçekten diğerinden daha yaygın olduğunu görmek için daha büyük galaksileri ve uydularını araştırmaya devam etmek olacağını ekledi.

“Gerçekten küresel anlamda anlamak istiyoruz” dedi.

Boylan-Kolchin, her durumda, anlayışımızı ileriye taşıyan herhangi bir değişikliğin fizik topluluğu tarafından memnuniyetle karşılanacağını söyledi.

“Belki de en heyecan verici olanı, uydu uçakları yapbozunun herhangi bir potansiyel çözümü ilginçtir” diye yazdı. "En kötü ihtimalle, en iyi ihtimalle galaksi oluşumu anlayışımızı geliştiririz, fizik yasalarını daha derinden anlamaya yönlendiriliriz."

Daha fazla bilim haberi için Twitter'da @aminawrite'ı takip edin ve Facebook'ta Los Angeles Times Science & Health'i “beğenin”.


İşimiz

Galaksi oluşumu ve evriminde yer alan fiziksel süreçler, olağanüstü bir ölçekte işleyen inanılmaz derecede karmaşık bir bulmaca oluşturur. Teori ve Hesaplama Enstitüsü'ndeki (ITC) bilim adamları, Evrenin tarihini bir araya getirmek ve Samanyolu gibi galaksilerin kaderini tahmin etmek için simülasyonları gerçek dünya gözlemleriyle birleştirerek bu bulmaca üzerinde çalışıyorlar.

Samanyolumuz ve Andromeda Galaksisi, saniyede 120 kilometre hızla birbirine doğru fırlayan dev sarmal gökadalardır. Yaklaşık 4 milyar yıl içinde ikisi buluşacak. Ancak galaksiler yıldızlar, gaz, toz ve karanlık madde içerirken, çoğunlukla boş uzaydır. Bu iki hayalet dev birbirlerinin içinden geçecekler, ancak kütleçekimleri esneyecek ve büyük bir eliptik galakside birleşene kadar diğerini çekecek.

Astrofizikçiler, Güneş'in yeni galaksi olarak bilinen yeni galaksinin eteklerine itileceğine inanıyorlar. Milkomeda, derin galaksiler arası uzaya fırlatılma şansı ile.

Bugün bu tür birleşmelerin gerçekleştiğini görüyoruz. Anten Gökadaları, yıldız oluşumunun artmasıyla sonuçlanan çarpışan iki sarmal gökadadır. Bu galaksilerin de sonunda büyük bir eliptik galakside birleşeceğine inanılıyor. Galaksilerin şeklini ve tarihini inceleyerek geleceğimizi de inceliyoruz.


Son sözler

O kadar uzun bir yol kat ettik ki.

Gökyüzündeki ışıklar yıldızlardır, başka dünyalar vardır, yabancı gezegenlerde yaşam arama fikrini ciddiye alıyoruz ve bunun için çok büyük paralar harcıyoruz. Galaksimiz 100 Milyar diğerinden biridir.

Yıldızlar patlar ve patladıklarında, hayatın malzemesini oluştururlar. kanımızdaki demir, akıllı telefonlarımızdaki altın.

Doğanın bizden daha fazla hayal gücü var, ama biz de çok şey öğrendik, ama daha gidilecek çok yol var, şimdi hazırız, Evreni Keşfetmeye hazırız.


Evrenin Başlangıcına Yolculuk: Hubble Teleskobu Şimdiye Kadar Bulunan En Uzak Gökadaları Ortaya Çıkardı

2003 yılında, bilim ve teknoloji dergisi yazarı Michio Kaku kablolu, yazdı: "Bir zamanlar fantezi ve bilimkurgu ile sınırlı olan zaman yolculuğu artık sadece bir mühendislik problemidir." Benzer şekilde, bir zamanlar fantazi ve bilim kurgu ile sınırlıyken, uzak galaksiler ve Dünya'nın kökenleri hakkında bilgi artık sadece bir mühendislik problemidir.

Hubble Uzay Teleskobu, Nisan 1990'da Dünya çevresinde yörüngeye yerleştirilmiş 24.500 kiloluk bir alettir. Bu teleskop, bugüne kadar kullanılan en büyük ve en çok yönlü teleskoptur. Bu teleskop kullanılarak elde edilen son veriler, gökbilimcilerin evreni ve oluşumlarını anlamalarını aydınlattı.

En son teknolojiyi kullanan Hubble Uzay Teleskobu, yaklaşık 13 milyar yıl geriye baktı ve şimdiye kadar kaydedilen evrenin en derin görüntülerini alarak şimdiye kadar gözlemlenen en uzak ve en genç gökadaları ortaya çıkardı. Yale Astronomi Profesörü Pieter van Dokkum ve yüksek lisans öğrencisi Tomer Tal da dahil olmak üzere ekibi, bu galaksilerin keşfinden ve analizinden sorumlu daha büyük Hubble ekibinin bir parçasıydı.

Hubble'ın en son fotoğrafları, gökyüzünün yaklaşık 10.000 galaksiyi içeren bir alanı olan Hubble Ultra Derin Alan (HUDF) adlı bir bölgede çekildi. 2003'ten beri Hubble teleskobu bu bölgeye odaklandı ve Büyük Patlama'dan bir milyar yıldan daha kısa bir süre sonra oluşan çok sayıda gökadayı görüntüledi. Bu görüntüler, gökbilimcilerin farklı zaman dilimlerinde gökadaların dağılımını, boyutunu ve parlaklığını belirlemesine olanak sağladı - gökadaların evrimini incelemek için gerekli olan araştırma. Özellikle, Hubble tarafından bulunan en son gökadalar, Büyük Patlama'dan yalnızca 600 milyon yıl sonra oluşmuşlardır ve mevcut gökada oluşumu teorisini desteklemede etkilidirler.

Bu dünyadan dışarı

İlk olarak Nisan 1990'da fırlatılan teleskop, binlerce uzay görüntüsünü Dünya'daki hevesli araştırmacılara geri gönderdi. Hubble Uzay Teleskobu, yer tabanlı astronomi ile ilgili büyük bir sorunun üstesinden gelmek için geliştirildi: atmosfer.

Atmosferde, hava molekülleri sürekli hareket halindedir, bu nedenle Dünya tabanlı uzay resimleri biraz bulanıktır. Ayrıca atmosfer, X-ışınları, gama ışınları ve bazı morötesi ışınlar gibi yüksek enerjili radyasyonun dalga boylarını bloke ederek, uzayın tam bir görüntüsünü elde etmeyi imkansız hale getirir. Dünyanın koruyucu atmosferinin neden olduğu zorlukların üstesinden gelmenin ve en uygun uzay görüntülerini elde etmenin en iyi yolu, atmosferin dışına, kelimenin tam anlamıyla bu dünyanın dışına bir teleskop yerleştirmektir. Hubble Uzay Teleskobu, Dünya yüzeyinden 569 kilometre uzakta, alçak dünya yörüngesindedir. Orada, teleskop, Dünya'daki teleskoplardan yaklaşık on kat daha büyük bir çözünürlükle evrenin fotoğraflarını çekebilir.

Hubble, yüksek çözünürlüklü görüntü yeteneği sayesinde çok uzaktaki galaksilerin fotoğraflarını çekebilir ve astronomların evrenin yaşını (yaklaşık on dört milyar yıl) keşfetmelerine ve galaksilerin hareketini ve oluşumunu belirlemelerine yardımcı olmuştur. Örneğin, evren genişlediğinden ve ışık hızı sabit olduğundan, araştırmacılar on üç milyar yıl önce oluşmuş galaksileri on üç milyar ışıkyılı önce var oldukları halde görebilirler.

Hubble, on üç milyar ışıkyılı uzaklıktaki galaksilerin görüntülerini elde etmek için en son astronomik teknolojiyi kullanır. Geniş Alan Kamerası 3 (WFC3), ultraviyole, görünür ve kızılötesi radyasyonu algılayabilen ve bu nedenle yalnızca görünür ışığa duyarlı önceki cihazlardan çok daha güçlü olan, yakın zamanda kurulmuş bir cihazdır. Uzak galaksilerin görüntülerini elde etmede son derece uzun pozlama süresi kritik olsa da, WFC3'ün kızılötesi radyasyonu alma yeteneği daha da önemlidir. Genişleyen evren nedeniyle, daha uzaktaki nesneler daha hızlı uzaklaşır ve Doppler etkisi nedeniyle ışık emisyonları, kırmızıya kayma olarak bilinen bir fenomen olan elektromanyetik spektrumun kırmızı ucuna doğru kayar. Çok uzaktaki nesneleri gözlemlerken, kırmızıya kayma o kadar güçlüdür ki, görünür ışık kızılötesi spektruma kayar ve yalnızca yeni WFC3 cihazı tarafından algılanabilir.

Hubble, emisyon spektrumlarını, gökadaların nasıl ve ne zaman oluştuğunu belirlemeye çalışmak için verileri analiz eden Dünya'daki gökbilimcilere geri gönderir. Araştırmacılar bu spektrumlardan bir galaksinin göreceli yaşını belirleyebilirler. Daha spesifik olarak, daha yaşlı yıldızlar tayfın kırmızı ucunda zirve yapma eğilimindeyken, daha yeni yıldızlar mavi uca doğru. Bu nedenle, bilim adamları, evrenin aynı bölgesini birçok farklı filtreyle görüntülemek için Hubble'ı kullanarak, galaksinin oluştuğu dönemi tahmin edebilir ve evrenimizdeki galaksilerin evrimi hakkında kanıtlar elde edebilirler.

Başlangıçta: Hubble Ne Gördü?

Arka bahçe astronomlarına ve uzay meraklılarına derin uzayın büyüleyici görüntülerini sağlamanın yanı sıra, Hubble Teleskobu, Büyük Patlama'dan sonra galaksilerin nasıl oluştuğunu ve uzayda nasıl hareket ettiklerini belirlemede etkili oldu.

Hubble'ın faaliyete geçtiği ilk günlerde araştırmacılar, uzaya daha derin baktıkça galaksilerin onlardan daha hızlı uzaklaştığını keşfettiler. Galaksiler aslında araştırmacılardan uzaklaşmıyorlardı, aksine evrenin tüm dokusu genişliyordu. Bir benzetme yapmak gerekirse, evren fırındaki bir somun kuru üzümlü ekmeğe benzetilebilir: Ekmek yükseldikçe tüm hamur hacmi genişler ve bu genişleme nedeniyle kuru üzümlerin hepsi birbirinden uzaklaşır. Tıpkı uzayda gözlemlendiği gibi, daha uzaktaki galaksilere benzeyen somunun dış kenarındaki kuru üzümler en büyük oranda ayrılıyor.

Evren oluşumunun Big Bang teorisi, evrenin genişlemesini açıklamak için kullanılabilir. Bu teoriye göre, evren yaklaşık on dört milyar yıl önce aşırı derecede sıcak ve yoğundu. O zamandan beri, evren hızla genişliyor. Uzun süreler boyunca, küçük madde parçaları, yıldız ve galaksiler haline gelen daha yoğun bölgeler oluşturmak için diğer madde parçacıklarını kütleçekimsel olarak çekmiştir.

Hubble Teleskobu, bilim adamlarının Dünya'dan çeşitli mesafelerdeki belirli galaksiler hakkında daha fazla bilgi edinmek istedikleri 1993 yılında bu evrenin genişlemesi teorisini desteklemek için kullanıldı. Gökbilimciler, farklı ışık dalga boyları için çeşitli filtrelere sahip gökadaları görüntülemek için Hubble'ı kullanarak, şimdiye kadar bulunan en uzak gökadaların yaklaşık kırmızıya kaymasını belirleyebildiler.

Big Bang'den sadece 600 milyon yıl sonra oluşan bu galaksiler, görünür ışık tayfının mavi ucunda yer alır ve çok kompakttır. Mavi emisyon spektrumları, galaksilerdeki yıldızların çok genç olduğunu veya yıldızların çok genç olduğunu ima eden yüksek frekanslı emisyonları gösterir. vardı genç on üç milyar yıl önce.

Hiyerarşik Bir Evren

1980'lerde, önde gelen galaksi oluşumu teorisi, tüm galaksilerin, sonunda bugün gözlemlenen yoğun galaksilere çöken devasa gaz bulutları olarak başladığını iddia etti. Ancak daha yakın zamanlarda, farklı bir galaksi evrimi teorisi gelişti. “Gökada oluşumunun hiyerarşik teorisi” olarak adlandırılan bu teori, galaksi oluşumunun aktif bir süreç olduğunu belirtir: galaksiler küçük başlar, ancak zamanla kütle ve boyut olarak büyür. Van Dokkum ve ekibi tarafından analiz edilen veriler ayrıca devasa gökadaların içten dışa doğru büyüdüğünü ve kompakt bir çekirdek etrafında yoğunluk oluşturduğunu gösteriyor. Bu nedenle, Van Dokkum'un çalışması, yukarıda bahsedilen hiyerarşik gökada oluşumu teorisini desteklemesi bakımından etkilidir.

Van Dokkum ve ekibi, z = 2'den beri galaksilere odaklanarak büyük galaksilerin büyümesini inceledi. Astronomide z, galaksinin kırmızıya kaymasını gösteren boyutsuz bir sayıdır. Negatif bir z değeri maviye kaymış gökadaları gösterirken, pozitif bir z değeri, bir gökadanın gözlemciden uzaklaştığını ve dolayısıyla tayfın kırmızı tarafına kaydığını gösterir. Gökbilimcilerden oluşan ekip, gökada yoğunluğunun z = 2'den (z = 2'den z = 0'a) beri neredeyse iki katına çıktığını gösterdi. Başka bir deyişle, genç gökadaların kütlesi eski gökadalardan önemli ölçüde daha büyüktür. Van Dokkum ve ekibi bulgularını Şubat 2010'da "Z = 2'den Beri Büyük Gökadaların Büyümesi" adlı bir makalede yayınladılar.

Bu nedenle, görünüşte basit ve önemsiz olmasına rağmen, en eski gökadaların hem kompakt hem de mavi olduğu gerçeği, doğru gökada oluşumu teorisinin belirlenmesinde önemli çıkarımlara sahiptir. Hubble'ın görüntüleri, genç galaksilerin çok küçük ve kompakt olduğunu, dolayısıyla hiyerarşik oluşum teorisini desteklediğini gösteriyor. Tomer Tal'a göre, bulgular "erken evrende, gerçekten büyük kütleli gökadaları gözlemlemediğinizi gösteriyor, [böylece galaksilerin zaman içinde boyut ve kütle olarak büyümesi gerektiğini gösteriyor".

İleriye Bakmak: Emeklilik, Beyin Fırtınası ve Yeniden Doğuş

2010 yılında, dünyanın dört bir yanındaki gökbilimciler, Hubble'ın en son görüntülerinden memnun kaldılar. Ancak iş bitmedi. Teleskop işini yaptı, ancak insanlar artık verileri analiz etmek ve çeşitli farklı teorileri kanıtlamak için yıllarını harcayacaklar. Tal'e göre, "aynı veri kümelerini alıp farklı şekillerde yeniden analiz edebilirsiniz... bu gözlemlerin her birinde o kadar çok bilgi var ki bir grup insan bundan her şeyi çıkaramaz." Bu nedenle, bir galaksi oluşumu teorisini desteklemek için ilk analiz kullanılırken, aynı veriler evrenin doğası hakkında diğer teorileri geliştirmek ve desteklemek için kullanılabilir.

Ayrıca, gökbilimciler her zaman daha fazlasını ararlar. Ellerinde bilinen en uzak gökadaların görüntüleri var ama daha eski gökadaları da görebiliyorlar mı? En son eklenen WFC3 astronominin sınırlarını zorladı ancak araştırmacılar şimdiden evrenimizin geçmişini görmenin yeni yollarını arıyorlar.

Ünlü Hubble Uzay Teleskobu yaşlandı ve ne yazık ki bakıma muhtaç durumda, artık bakımı çok maliyetli. Böylece, önümüzdeki birkaç yıl içinde solmaya bırakılacak. Hubble emekliliğe geçerken, James Webb Uzay Teleskobu (JWST) geliştiriliyor ve inşa ediliyor. Hubble'dan daha büyük olan JWST, daha da hassas olacak ve daha fazla ışık fotonu tespit edebilecek. Bilim adamları, bu yeni teleskopun Büyük Patlama'dan hemen sonra oluşan galaksileri tespit edebileceğini umuyorlar.

Neden Bakım Yapmalısınız?

Galaksi oluşumu gizem, hesaplamalar ve güzel resimlerle dolu büyüleyici bir konudur. Bununla birlikte, genel olarak kozmolojinin insanlar veya Dünya üzerindeki yaşam için doğrudan bir uygulaması yoktur. Öyleyse insanlar neden bir galaksi evrimi teorisini diğerine karşı kanıtlamayı ve en yüksek teknolojili cihazları geliştirmeyi bu kadar önemsiyorlar?

Tal'in görüşüne göre, "Bence biz sadece meraklı bir türüz. Bilmeyi severiz. Genel olarak, bilimsel araştırmalarla birçoğu, uygulama aramak yerine bilmek istediğimiz ve bilgimizi genişletmek istediğimiz için yapılır.”

Astronomi alanında, Hubble'ın en son bulguları, türümüzün merakını gidermek ve evrenin gizeminin parçalarını bir araya getirmek açısından önemlidir. Evrenin oluşumunu ve evrenin nasıl çalıştığını anlamak için hem büyük hem de küçük resimleri anlamak önemlidir: galaksiler genişleyen evrendeki bütün varlıklar olarak ele alınabilir veya daha küçük bileşenlere ayrılabilir, örneğin; yıldızlar ve gezegenler gibi. Her iki durumda da toplanan her bilgi, insanlığı görünüşte sonsuz bir evrendeki rolünü anlamaya bir adım daha yaklaştırıyor.

yazar hakkında

Shirlee Wohl, Calhoun Koleji'nde birinci sınıf öğrencisidir. Moleküler Biyofizik ve Biyokimya alanında uzmanlaşmayı planlıyor, ancak her zaman yıldızlara, gökyüzüne ve evrenin görünüşte sonsuz genişlemesine hayran kaldı.

Teşekkür

Yazar, Hubble'ın en son bulgularını ve sonuçlarını anlamadaki yardımları ve astronomi konusundaki coşkusunu paylaştığı için Tomer Tal'a teşekkür eder.


Samanyolu galaksimiz bir zombi mi, zaten öldü ve biz bunu bilmiyoruz?

Bir galaksi (bu durumda NGC 3810 gibi) klasik bir sarmal yapıya sahip olabilir ve aynı zamanda zaten ölmüş olabilir mi? Kredi: ESA/Hubble ve NASA, CC BY

Bir zombi gibi, Samanyolu galaksisi çoktan ölmüş olabilir ama yine de devam ediyor. Galaktik komşumuz Andromeda neredeyse kesin olarak birkaç milyar yıl önce sona erdi, ancak son zamanlarda ölümünün dışa dönük işaretlerini göstermeye başladı.

Galaksiler, çok farklı süreçler tarafından yönlendirilen çok farklı iki yoldan "yok olabilir" - yani, gazı yeni yıldızlara dönüştürmeyi bırakabilir. Samanyolu ve Andromeda gibi galaksiler bunu milyarlarca yıl boyunca çok ama çok yavaş yaparlar.

Galaksilerin yıldız oluşumlarını nasıl ve neden "söndürdükleri" ve morfolojilerini veya şekillerini değiştirdikleri, ekstragalaktik astrofizikteki büyük sorulardan biridir. Şimdi bunun nasıl olduğunu bir araya getirmenin eşiğinde olabiliriz. Ve teşekkürün bir kısmı, orada olanları sınıflandırmak için milyonlarca galaktik görüntüyü tarayan vatandaş bilim adamlarına gidiyor.

Galaksiler yeni yıldızlar yaparak büyür

Galaksiler, sürekli olarak gaz biriktiren ve bir kısmını yıldızlara dönüştüren dinamik sistemlerdir.

İnsanlar gibi, galaksilerin de yiyeceğe ihtiyacı vardır. Galaksiler söz konusu olduğunda, bu "gıda", evrendeki en büyük yapıları oluşturan kozmik ağdan, karanlık maddenin iplikçiklerinden ve halelerinden gelen taze hidrojen gazı kaynağıdır. Bu gaz soğuyup karanlık madde halelerine düştükçe, daha da soğuyabilen ve sonunda yıldızlara bölünebilen bir diske dönüşür.

Solda: devam eden yıldız oluşumundan gelen genç yıldızların mavi ışığında parlayan sarmal bir gökada sağda: eski yıldızların kırmızı ışığıyla yıkanmış eliptik bir gökada. Kredi: Sloan Digital Sky Survey, CC BY-NC

Yıldızlar yaşlanıp öldükçe, bu gazın bir kısmını ya yıldızlardan gelen rüzgarlar yoluyla ya da süpernovaya dönüşerek galaksiye geri verebilirler. Büyük kütleli yıldızlar bu tür patlamalarda öldükçe etraflarındaki gazı ısıtırlar ve çok hızlı soğumasını engellerler. Gökbilimcilerin "geri bildirim" dediği şeyi sağlarlar: galaksilerde yıldız oluşumu bu nedenle kendi kendini düzenleyen bir süreçtir. Ölmekte olan yıldızlardan gelen ısı, kozmik gazın yeni yıldızlara kolayca soğumadığı anlamına gelir ve bu da nihayetinde kaç yeni yıldızın oluşabileceğini frenler.

Bu yıldız oluşturan galaksilerin çoğu, Samanyolumuz gibi disk veya spiral şeklindedir.

Ancak gökbilimcilerin dilinde çok farklı bir şekle veya morfolojiye sahip başka bir gökada türü var. Bu devasa eliptik gökadalar, küresel veya futbol şekilli görünme eğilimindedir. Neredeyse o kadar aktif değiller - gaz kaynaklarını kaybettiler ve bu nedenle yeni yıldızlar oluşturmayı bıraktılar. Yıldızları çok daha düzensiz yörüngelerde hareket ederek onlara daha hacimli, daha yuvarlak bir şekil verir.

Bu eliptik gökadalar iki ana yönden farklılık gösterirler: artık yıldız oluşturmuyorlar ve farklı bir şekle sahipler. Bu kadar derin değişiklikler meydana getirmek için başlarına oldukça dramatik bir şey gelmiş olmalı. Ne?

Gökadaların bir yanda büyük, genç ve kısa ömürlü yıldızların mavi ışığında yanan yıldız oluşturan sarmal gökadalara ve diğer yanda eski düşük kütleli yıldızların sıcak parıltısında yıkanan hareketsiz eliptiklere temel ayrımı, 20. yüzyılın ilk galaksi araştırmalarına kadar uzanır.

Ancak Sloan Dijital Gökyüzü Anketi (SDSS) gibi modern araştırmalar yüz binlerce galaksiyi kaydetmeye başladığında, bu iki geniş kategoriye tam olarak uymayan nesneler ortaya çıkmaya başladı.

Önemli sayıda kırmızı, hareketsiz gökada hiç elips şeklinde değildir, ancak kabaca bir disk şeklini korurlar. Her nasılsa, bu galaksiler yapılarını önemli ölçüde değiştirmeden yıldız oluşturmayı bıraktılar.

Galaksi renk-kütle diyagramı. Mavi, yıldız oluşturan gökadalar en altta, mavi bulutun içindedir. Kırmızı sırada, kırmızı, hareketsiz gökadalar en üsttedir. 'Yeşil vadi' aradaki geçiş bölgesidir. Kredi: Schawinski+14, CC BY-ND

Aynı zamanda mavi eliptik galaksiler de yüzeye çıkmaya başladı. Yapıları "kırmızı ve ölü" eliptiklere benzer, ancak genç yıldızların parlak mavi ışığında parlarlar, bu da yıldız oluşumunun içlerinde hala devam ettiğini gösterir.

Bu iki tuhaf top - kırmızı spiraller ve mavi eliptikler - galaksi evrimi resmimize nasıl uyuyor?

Vatandaş bilim adamlarını gönderin

Oxford'da bir yüksek lisans öğrencisi olarak, bu tuhaf galaksilerden bazılarını arıyordum. Özellikle mavi eliptiklerle ve genel olarak eliptik galaksilerin oluşumu hakkında içerdikleri ipuçlarıyla ilgileniyordum.

Bir noktada, galaksi şeklini sınıflandırmak için mevcut algoritmaların hiçbiri ihtiyacım olduğu kadar iyi olmadığından, SDSS'den neredeyse 50.000 galaksiyi gözle inceleyerek bir hafta geçirdim. Epeyce mavi eliptik buldum, ancak SDSS'deki kabaca bir milyon galaksinin tümünü insan gözleriyle sınıflandırmanın değeri hızla ortaya çıktı. Elbette tek başıma bir milyon galaksiden geçmek mümkün değildi.

Kısa bir süre sonra, bir grup işbirlikçi ve ben galaxyzoo.org'u başlattık ve halktan - vatandaş bilim adamları - astrofizik araştırmalarına katılmaya davet ettik. Galaxy Zoo'da oturum açtığınızda, size bir galaksinin resmi ve olası sınıflandırmalara karşılık gelen bir dizi düğme ve farklı sınıfları tanımanıza yardımcı olacak bir eğitim gösterilir.

Çeyrek milyon insanın sınıflandırmalarını kaydetmeyi bıraktığımızda, Galaxy Hayvanat Bahçesi'ndeki bir milyon galaksinin her biri 70 defadan fazla sınıflandırılmıştı ve bana bir belirsizlik ölçüsü de dahil olmak üzere galaksi şeklinin güvenilir, insan sınıflandırmalarını verdi. 70 vatandaş bilim insanından 65'i bu galaksinin eliptik olduğu konusunda hemfikir miydi? İyi! Hiç bir anlaşma yoksa, bu da bilgidir.

"Kalabalığın bilgeliği" etkisinden yararlanmak, insanın benzersiz örüntü tanıma yeteneğiyle birleştiğinde, bir milyon galaksiyi ayırmaya yardımcı oldu ve çalışmamız için daha az yaygın olan mavi eliptiklerin ve kırmızı spirallerin çoğunu gün yüzüne çıkardı.

Yeşil vadide farkında olmadan yaşamak mı?

Galaksi evriminin kavşağı, "yeşil vadi" olarak adlandırılan bir yerdir. Bu kulağa doğal gelebilir, ancak mavi yıldız oluşturan gökadalar ("mavi bulut") ile kırmızı, pasif olarak gelişen gökadalar ("kırmızı dizi") arasındaki popülasyona atıfta bulunur. Galaxies with "green" or intermediate colors should be those galaxies in which star formation is in the process of turning off, but which still have some ongoing star formation – indicating the process only shut down a short while ago, perhaps a few hundred million years.

As a curious aside, the origin of the term "green valley" may actually go back to a talk given at the University of Arizona on galaxy evolution where, when the speaker described the galaxy color-mass diagram, a member of the audience called out: "the green valley, where galaxies go to die!" Green Valley, Arizona, is a retirement community just outside of the university's hometown, Tucson.

For our project, the really exciting moment came when we looked at the rate at which various galaxies were dying. We found the slowly dying ones are the spirals and the rapidly dying ones are the ellipticals. There must be two fundamentally different evolutionary pathways that lead to quenching in galaxies. When we explored these two scenarios – dying slowly, and dying quickly – it became obvious that these two pathways have to be tied to the gas supply that fuels star formation in the first place.

Imagine a spiral galaxy like our own Milky Way merrily converting gas to stars as new gas keeps flowing in. Then something happens that turns off that supply of fresh outside gas: perhaps the galaxy fell into a massive cluster of galaxies where the hot intra-cluster gas cuts off fresh gas from the outside, or perhaps the dark matter halo of the galaxy grew so much that gas falling into it gets shock heated to such a high temperature that it cannot cool down within the age of the universe. In any case, the spiral galaxy is now left with just the gas it has in its reservoir.

Since these reservoirs can be enormous, and the conversion of gas to stars is a very slow process, our spiral galaxy could go on for quite a while looking "alive" with new stars, while the actual rate of star formation declines over several billion years. The glacial slowness of using up the remaining gas reservoir means that by the time we realize that a galaxy is in terminal decline, the "trigger moment" occurred billions of years ago.

The Andromeda galaxy, our nearest massive spiral galaxy, is in the green valley and likely began its decline eons ago: it is a zombie galaxy, according to our latest research. It's dead, but keeps on moving, still producing stars, but at a diminished rate compared to what it should if it were still a normal star-forming galaxy. Working out whether the Milky Way is in the green valley – in the process of shutting down – is much more challenging, as we are in the Milky Way and cannot easily measure its integrated properties the way we can for distant galaxies.

Even with the more uncertain data, it looks like the Milky Way is just at the edge, ready to tumble into the green valley. It's entirely possible that the Milky Way galaxy is a zombie, having died a billion years ago.

This article was originally published on The Conversation. Read the original article.


Is our Milky Way galaxy a zombie?

View larger. | Milky Way over Morocco, by Besancon Arnaud. Visit his website.

Like a zombie, the Milky Way galaxy may already be dead but it still keeps going. Our galactic neighbor Andromeda almost certainly expired a few billion years ago, but only recently started showing outward signs of its demise.

Galaxies seem to be able to “perish” – that is, stop turning gas into new stars – via two very different pathways, driven by very different processes. Galaxies like the Milky Way and Andromeda do so very, very slowly over billions of years.

How and why galaxies “quench” their star formation and change their morphology, or shape, is one of the big questions in extragalactic astrophysics. We may now be on the brink of being able to piece together how it happens. And part of the thanks goes to citizen scientists who combed through millions of galactic images to classify what’s out there.

Can a galaxy (like NGC 3810 in this case) have a classical spiral structure and also be already dead? Image credit: ESA/Hubble and NASA, CC BY

Galaxies grow by making new stars

Galaxies are dynamic systems that continually accrete gas and convert some of it into stars.

Like people, galaxies need food. In the case of galaxies, that “food” is a supply of fresh hydrogen gas from the cosmic web, the filaments and halos of dark matter that make up the largest structures in the universe. As this gas cools and falls into dark matter halos, it turns into a disk that then can cool even further and eventually fragment into stars.

As stars age and die, they can return some of that gas back into the galaxy either via winds from stars or by going supernova. As massive stars die in such explosions, they heat the gas around them and prevent it from cooling down quite so fast. They provide what astronomers call “feedback”: star formation in galaxies is thus a self-regulated process. The heat from dying stars means cosmic gas doesn’t cool into new stars as readily, which ultimately puts a brake on how many new stars can form.

Most of these star-forming galaxies are disk- or spiral-shaped, like our Milky Way.

Left: a spiral galaxy ablaze in the blue light of young stars from ongoing star formation right: an elliptical galaxy bathed in the red light of old stars. Image credit: Sloan Digital Sky Survey

But there’s another kind of galaxy that has a very different shape, or morphology, in astronomer-parlance. These massive elliptical galaxies tend to look spheroidal or football-shaped. They’re not nearly so active – they’ve lost their supply of gas and therefore have ceased forming new stars. Their stars move on far more unordered orbits, giving them their bulkier, rounder shape.

These elliptical galaxies differ in two major ways: they no longer form stars and they have a different shape. Something pretty dramatic must have happened to them to produce such profound changes. What?

Blue=young and red=old?

The basic division of galaxies into star-forming spiral galaxies blazing in the blue light of massive, young and short-lived stars, on the one hand, and quiescent ellipticals bathed in the warm glow of ancient low-mass stars, on the other, goes back to early galaxy surveys of the 20th century.

But, once modern surveys like the Sloan Digital Sky Survey (SDSS) began to record hundreds of thousands of galaxies, objects started emerging that didn’t quite fit into those two broad categories.

A significant number of red, quiescent galaxies aren’t elliptical in shape at all, but retain roughly a disk shape. Somehow, these galaxies stopped forming stars without dramatically changing their structure.

At the same time, blue elliptical galaxies started to surface. Their structure is similar to that of “red and dead” ellipticals, but they shine in the bright blue light of young stars, indicating that star formation is still ongoing in them.

How do these two oddballs – the red spirals and the blue ellipticals – fit into our picture of galaxy evolution?

Galaxy Zoo allows citizen scientists to classify galaxies.


Send in the citizen scientists

As a graduate student in Oxford, I was looking for some of these oddball galaxies. I was particularly interested in the blue ellipticals and any clues they contained about the formation of elliptical galaxies in general.

At one point, I spent a whole week going through almost 50,000 galaxies from SDSS by eye, as none of the available algorithms for classifying galaxy shape was as good as I needed it to be. I found quite a few blue ellipticals, but the value of classifying all of the roughly one million galaxies in SDSS with human eyes quickly became apparent. Of course, going through a million galaxies by myself wasn’t possible.

A short time later, a group of collaborators and I launched galaxyzoo.org and invited members of the public – citizen scientists – to participate in astrophysics research. When you logged on to Galaxy Zoo, you’d be shown an image of a galaxy and a set of buttons corresponding to possible classifications, and a tutorial to help you recognize the different classes.

By the time we stopped recording classifications from a quarter-million people, each of the one million galaxies on Galaxy Zoo had been classified over 70 times, giving me reliable, human classifications of galaxy shape, including a measure of uncertainty. Did 65 out of 70 citizen scientists agree that this galaxy is an elliptical? Good! If there’s no agreement at all, that’s information too.

Tapping into the “wisdom of the crowd” effect coupled with the unparalleled human ability for pattern recognition helped sort through a million galaxies and unearthed many of the less common blue ellipticals and red spirals for us to study.

The galaxy color-mass diagram. Blue, star-forming galaxies are at the bottom, in the blue cloud. Red, quiescent galaxies are at the top, in the red sequence. The ‘green valley’ is the transition zone in between. Image credit: Schawinski+14


Unwittingly living in the green valley?

The crossroads of galaxy evolution is a place called the “green valley.” This may sound scenic, but refers to the population between the blue star-forming galaxies (the “blue cloud”) and the red, passively evolving galaxies (the “red sequence”). Galaxies with “green” or intermediate colors should be those galaxies in which star formation is in the process of turning off, but which still have some ongoing star formation – indicating the process only shut down a short while ago, perhaps a few hundred million years.

As a curious aside, the origin of the term “green valley” may actually go back to a talk given at the University of Arizona on galaxy evolution where, when the speaker described the galaxy color-mass diagram, a member of the audience called out: “the green valley, where galaxies go to die!” Green Valley, Arizona, is a retirement community just outside of the university’s hometown, Tucson.

For our project, the really exciting moment came when we looked at the rate at which various galaxies were dying. We found the slowly dying ones are the spirals and the rapidly dying ones are the ellipticals. There must be two fundamentally different evolutionary pathways that lead to quenching in galaxies. When we explored these two scenarios – dying slowly, and dying quickly – it became obvious that these two pathways have to be tied to the gas supply that fuels star formation in the first place.

Imagine a spiral galaxy like our own Milky Way merrily converting gas to stars as new gas keeps flowing in. Then something happens that turns off that supply of fresh outside gas: perhaps the galaxy fell into a massive cluster of galaxies where the hot intra-cluster gas cuts off fresh gas from the outside, or perhaps the dark matter halo of the galaxy grew so much that gas falling into it gets shock heated to such a high temperature that it cannot cool down within the age of the universe. In any case, the spiral galaxy is now left with just the gas it has in its reservoir.

Since these reservoirs can be enormous, and the conversion of gas to stars is a very slow process, our spiral galaxy could go on for quite a while looking “alive” with new stars, while the actual rate of star formation declines over several billion years. The glacial slowness of using up the remaining gas reservoir means that by the time we realize that a galaxy is in terminal decline, the “trigger moment” occurred billions of years ago.

A Hubble image of part of the Andromeda galaxy, which like our Milky Way may be a galactic zombie. Image credit: NASA, ESA, J. Dalcanton, B.F. Williams and L.C. Johnson (University of Washington), the PHAT team, and R. Gendler

The Andromeda galaxy, our nearest massive spiral galaxy, is in the green valley and likely began its decline eons ago: it is a zombie galaxy, according to our latest research. It’s dead, but keeps on moving, still producing stars, but at a diminished rate compared to what it should if it were still a normal star-forming galaxy. Working out whether the Milky Way is in the green valley – in the process of shutting down – is much more challenging, as we are in the Milky Way and cannot easily measure its integrated properties the way we can for distant galaxies.

Even with the more uncertain data, it looks like the Milky Way is just at the edge, ready to tumble into the green valley. It’s entirely possible that the Milky Way galaxy is a zombie, having died a billion years ago.

This article was originally published on The Conversation. Read the original article.


How are galaxies moving so much and why are they moving? - Astronomi

Galaxies are basically big clusters of dust, gas, and stars. Even though the dust and gas occupy more space in a galaxy, the stars contribute far more to the mass.

There are 3.5 types of galaxies that we observe:

1) Spirals: Spirals consist of a bulge, a disk (with arms), and a halo. The bulge and the halo are both composed of reddish, older stars, but the disk and the arms are composed of bluish, younger stars. Without knowing anything else, you might think that this means that there is a lot more dust and gas in the disk than in the bulge or the halo, and you'd be right. Neden? Because star formation occurs in gassy, dusty places!
The stars in the disk orbit the center of the galaxy in an ordered fashion. All of the stars travel around the bulge in the same "sense" (clockwise, or counter-clockwise). The stars in the halo and the bulge, however, travel in disordered orbits. These stars can orbit the center in either sense, or with any inclination to the disk. The whole thing is analogous to our solar system, which has a disordered massive center (the Sun), an ordered disk (the ecliptic), and a disordered outer cloud (the Oort Cloud). This means that the same physical principles are probably operating in galaxies as in our solar system! How about that!
Spirals are subdivided into classes a, b, and c. These classes roughly indicate the size of the bulge relative to the galaxy. A type Sa galaxy (Spiral a) has a large bulge, and tightly wound arms. A type Sc galaxy (Spiral c) has a small bulge, and very prominent arms.

1/2) Barred Spiral: A barred spiral is very much like a spiral, except that the bulge is elongated, forming a bar across the center. Some people group barred spirals and spirals together in the same group. The barred spirals are also subdivided into three classes, SBa, SBb, and SBc. Once again, these sub-classes indicate the relative size of the bulge.

2) Ellipticals: Elliptical galaxies have no arms, no disk. They are just big blobs of reddish, older stars. These are sub-classed as E0. E3. E7. E0 are the roundest type, whereas E7 are the most elliptical. This subclassification is much less arbitrary than the subclassification of spirals, because you actually measure the axes to determine the subclass. However, projection effects (which side of the galaxy you are looking at---the short end, or the long side) can be important. Think of ellipticals like footballs. If you look at the end of a football, it looks round, but if you look at it from the side, it is elongated.
Ellipticals can also be sorted by size. Giant ellipticals are a few million mega-parsecs across. Recall how much trouble we had just talking about parsecs being large. These galaxies are a million, million parsecs across---WOW! Giant ellipticals contain trillions of stars, or a million, million stars. Dwarf ellipticals, on the other hand, are "only" about a thousand parsecs across, and contain "only" millions of stars. There are many more dwarfs than giants, but the giants are so large that they actually contain most of the mass that's found in elliptical galaxies.
Ellipticals contain very little gas and dust (as you'd expect where there are no young stars).

  1. THE LOCAL GROUP: This is the group which contains the Milky Way. It has approximately 35 galaxies, possibly many more small, faint ones. New members of the group are discovered every few years, either along the galactic disk (so they were hard to see through the dust and gas), or just small, faint ones. The Milky Way and Andromeda dominate the Local Group, having about 10 times as much luminous matter as all the other (33+) galaxies combined. They are approaching each other at about 300 km/s (which is VERY FAST, about 675,000 miles/hour). But, the luminous mass is only a small fraction of the mass in the Local Group. There is far more dark matter in the Local Group than luminous matter. We know this, because given the velocities of galaxies in the Group, it should have flown apart billions of years ago.
  2. THE VIRGO CLUSTER: is about 20 Mpc away, and contains more than 1,000 galaxies. It is moving away from the Local Group at about 1000 km/s, which is 200 km/s more slowly than it SHOULD move away from the Local Group. The two clusters interact slightly via gravity, and locally slow each other down from being carried out with the expansion of the Universe. In the picture below, the fuzzy blobs are galaxies in Virgo, and the point-like dots are foreground stars in our own galaxy.

Not only do galaxies cluster, but clusters cluster as well, forming structures known as walls and voids. The voids are huge empty places, many millions of parsecs in diameter, with very few clusters in them, and the walls are long structures where lots of clusters can be found. Here's a picture of a MODEL of this large scale structure, run on a supercomputer (From the National Center for Supercomputing Applications :

And here are the observations that these models hope to reproduce:

  1. 'Zeldovich Pancakes': This is my favorite, just because the name is so cool. Unfortunately, it's also the one that doesn't work! So much for aesthetics. The idea here is that galaxy clusters form in essentially the same way that the solar system formed---a big cloud of gas collapses to form a proto-cluster, which then fragments to form individual galaxies which further collapse to form stars, etc. This is a 'top-down' model, where the largest structures form FIRST, and then each smaller structure forms after that.
    But, this idea has serious flaws.
    1. The time for this collapse to happen is longer than the entire age of the Universe! oops.
    2. Small clusters like the Local Group can not be explained.
    3. The few small isolated galaxies that we observe in voids can not be explained.

    Several times now, I've mentioned that the Universe is expanding. We know this from Hubble's Law. Hubble was the guy who first noticed that the farther away a galaxy is, the faster it's moving away from us. This means that the Universe must be expanding (Recall the 'balloon lab'.).

    If we assume that the Universe has always been expanding at the same rate, we can use the slope of this line to find the age. How? Well. First imagine that you look out the window, and you see your roommate running away from your dorm at 6 miles an hour (slow runner, no?), and because you are using binoculars, you can still see her even though she's 12 miles away. You pause a moment, and realize that this means she left two hours ago. So

    But Hubble's Law says that

    Which can be rearranged to give

    compare equation 3 with equation 1. Combining the two states that

    Thus, the age of the Universe (assuming constant expansion) can be derived from Hubble's constant, if you are careful about the units. Using the various values of Hubble's constant, the age of the Universe is between about 10 and 20 billion years.


    A gigantic galactic city — still under construction — seen clear across the Universe

    The Universe is hierarchical. That is, smaller things clump together to make ever-bigger ones: Stars hang out together in galaxies, galaxies form groups, groups form clusters, clusters form superclusters…

    Well, it pretty much ends there, but it’s a helluva place to stop. Superclusters are immense structures, hundreds of millions of light years across, containing tens of thousands of galaxies. Their scale pulverizes our puny human brains into dust. They are literally the largest structures in the Universe.

    Not too many are known (which isn’t too surprising if they’re the biggest things in the Universe, how many can there be?). Weirdly, they’re so big they’re hard to see! It’s a forest-for-the-trees situation: They stretch across so much of the sky that figuring out what galaxies are in which cluster can be difficult. They also don’t have well-defined edges, instead fading out around their outer regions.

    Perhaps most difficult is getting good distances to galaxies. Just because two appear next to each other in the sky doesn’t mean they’re physically close one could be ten times farther away than the other. So knowing the three-dimension coordinates is a necessity.

    It was only four years ago that astronomers were able to pin down the existence of Laniakea, the supercluster in which our Milky resides (in fact, click on that link and read that article it goes a long way to explaining where we are here… literally), and we’re içinde it. So yeah, this is hard work.

    A team of astronomers, though, has just announced a newly discovered supercluster, and it’s massive. Really, really massive. And huge.

    A visualization of the Hyperion proto-supercluster based on actual observations. Kredi: ESO/L. Calçada & Olga Cucciati et al.

    They call it Hyperion, and it’s soul-crushingly enormous. It’s about 200 x 200 x 500 million light years in extent. Across its short side it’s 2,000 times bigger than our entire Milky Way. And how much stuff is in it? About 5 x 10 15 times the mass of the Sun. That’s 5,000,000,000,000,000: five quadrillion. Five thousand trillion, or five million milyar times our local star’s mass. The Milky Way has something like a trillion times the mass of the Sun in it, but Hyperion has five thousand times that much. It’s so big that one sub-clump, one part of it, was already named Colossus because it was so big. I mean, c’mon.

    Now, to be honest, as ridiculously huge as it is, it’s about average for a supercluster. They’re herşey really big. So why talk about it?

    Because it’s not really a supercluster. Are you ready for this?

    It’s a proto-supercluster.

    Oh, I love this. What makes this one special is how far away it is, which determines its age. Most superclusters we know are either close by in a cosmic sense (like Laniakea, which we’re inside of), or a billion or two light years away.

    But not Hyperion. It’s 11 milyar light years away. That’s almost clear across the visible Universe. In fact, that’s key to what makes it so special: We see it as the Universe itself was only about 2.7 billion years old. That’s not enough time to form a complete supercluster! They need to simmer for much longer before becoming a true supercluster, and Hyperion isn’t there yet. It’s still in the process of settling down after collecting itself, making it a proto-supercluster. No other object like this has ever been seen locally.

    The immense galaxy cluster Abell 2163 is 2.5 billion light years away and contains hundreds of massive galaxies. Credit: ESA/Hubble & NASA

    Here’s how we think these things form (in a very very small nutshell). After the Universe itself got its start, it was mostly a lot of matter (both the kind we’re made of and dark matter, which is important) spread out over space, and expanding. It wasn’t evenly spread out, though: In some places it was denser than others. In those clumps the matter was dense enough that gravity could overcome the expansion, and they started to collapse.

    At this point different hypotheses diverge in one, for example, dark matter is “cold,” and able to clump together. It actually does this before normal matter can, and forms long filaments across vast stretches of space. This becomes the framework for the large structures we see today: Normal matter is attracted to the gravity of the filaments, and is drawn in. This forms huge clumps that further fragment, becoming galaxies and clusters of galaxies. And even those aggregate on a larger scale, held together by their own gravity across vast distance, becoming superclusters.

    This takes time, of course, billions of years. But even as the structures themselves take shape, the substructures need to settle down, too. All that gas sliding in due to gravity stirs things up, and it’s pretty chaotic in the protoclusters. The huge blobs that will soon be galaxies are all moving around, and have barely had any time to interact with each other. Bu önemli. When two galaxies (or protogalaxies) pass each other over a few millions years, they exchange energy via gravity a big galaxy gives energy to the smaller one, accelerating it. Think of it like a truck driving down the road and throwing a small pebble at the grill. The truck hardly notices, but the pebble goes flying away with a lot more energy.

    Over time, the energy (in the form of velocities of the galaxies) gets redistributed. Very small galaxies might get flung away from the system, ejected after gaining enough energy. Big galaxies start to fall to the center as they lose energy. This process is called (and I love this) relaxation. Eventually, even though galaxies themselves might interact, the system as a whole doesn’t change mass. When that happens we say it’s virialized, a word taken from the Virial Theorem, which describes the energy of such a system. When a cluster is virialized, it’s pretty much done forming.

    And that brings us back to Hyperion. It’s still in the process of relaxing, and hasn’t had enough time to virialize. It’s still forming. So it’s not really a supercluster, at least not yet. That’s why we say it’s a proto-supercluster.

    Even so, it’s surprising to see it so far away it wasn’t thought that such structures could be as far along as Hyperion so soon after the Big Bang. That’s very interesting! It means we still have pieces missing in our understanding of how the early Universe behaves. I’ll let you in on a secret: We already knew that. There’s lots we don’t understand. But it’s nice to see a big — a really, really big — piece of the puzzle laid out in front of us. That helps us fit the other pieces together.

    Hyperion was found due to a combination of several magnificent observational programs. One, called VUDS (for VIMOS Ultra-Deep Survey, where VIMOS is a camera called the VIsible Multi-Object Spectrograph, and yes, nested acronyms are fun), targeted 10,000 galaxies (!!) in deep surveys like COSMOS (the Cosmic Evolution Survey), ECDFS (the Extended Chandra Deep Field-South Survey, taken in X-rays), and VVDS-2h (one particular observation set from the VIMOS VLT Deep Survey). These all look at very distant galaxies, trying to tease out information on these objects. VUDS was able to get distances to so many galaxies that the structure of Hyperion emerged from the data enough to be seen. Without that we wouldn’t know the three-dimensional structure, which is critical.

    Without these wide-angle surveys of the sky, we’d never know what’s going out there in truly deep space. Remember, once upon a time, billions of years ago, that was us. Our own galaxy was a blob of gas and weird stuff near some others that would eventually form our Local Group, and that was near a bigger collections of blobs that would form the Virgo Cluster, and that one was near another and another and eventually we all were part of a vast buzzing proto-structure that would one day become Laniakea: Our home supercluster.


    Videoyu izle: Güneş, Kendi Etrafında Döner mi? Evren, Sağduyularımızı Neden Yanıltıyor? (Eylül 2022).