25.6: Uundaji wa Galaxy

Malengo ya kujifunza

Mwishoni mwa sehemu hii, utaweza:

• Eleza majukumu yaliyochezwa na kuanguka kwa wingu moja na kuunganishwa na galaxi nyingine katika kujenga Galaxy ya Milky Way tunayoyaona leo
• Kutoa mifano ya makundi ya globular na galaxi za satelaiti zilizoathiriwa na mvuto mkubwa wa Milky Way.

Taarifa kuhusu wakazi wa stellar ina dalili muhimu za jinsi Galaxy yetu ilijengwa baada ya muda. Sura ya disk iliyopigwa ya Galaxy inaonyesha kwamba iliundwa kupitia mchakato unaofanana na ule unaosababisha kuundwa kwa protostar (tazama Kuzaliwa kwa Nyota na Ugunduzi wa Sayari nje ya Mfumo wa Jua). Kujenga juu ya wazo hili, wanaastronomia walianzisha kwanza mifano ambayo ilidhani Galaxy iliundwa kutoka kwa wingu moja linalozunguka. Lakini, kama tutakavyoona, hii inageuka kuwa sehemu tu ya hadithi.

Wingu la Protogalactic na Mfano wa Kuanguka kwa Monol

Kwa sababu nyota za zamani zaidi-zile zilizo katika halo na katika makundi ya globular zinasambazwa katika nyanja inayozingatia kiini cha Galaxy, ni busara kudhani kuwa wingu la protogalactic ambalo lilizaa Galaxy yetu lilikuwa karibu na umbo la umbo. Nyota za kale zaidi katika halo zina umri wa miaka 12 hadi 13 bilioni, kwa hiyo tunakadiria kuwa malezi ya galaxi yalianza kuhusu muda mrefu uliopita. (Angalia sura juu ya Big Bang kwa ushahidi mwingine kwamba galaxies kwa ujumla ilianza kutengeneza kidogo zaidi ya miaka bilioni 13 iliyopita.) Kisha, kama ilivyo katika malezi ya nyota, wingu la protogalactic lilianguka na kuunda diski nyembamba inayozunguka. Nyota zilizozaliwa kabla ya wingu kuanguka hazikushiriki katika kuanguka, lakini zimeendelea kuzunguka katika halo hadi leo (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{1}\) Monolithic Kuanguka Model kwa ajili ya malezi ya Galaxy. Kwa mujibu wa mfano huu, Galaxy ya Milky Way awali iliundwa kutoka kwa wingu la gesi linalozunguka lililoanguka kutokana na mvuto. Nyota za Halo na makundi ya globular ama sumu kabla ya kuanguka au ziliundwa mahali pengine. Nyota katika diski iliundwa baadaye, wakati gesi ambayo yalifanywa tayari ilikuwa “imechafuliwa” na vipengele nzito zinazozalishwa katika vizazi vya awali vya nyota.

Vikosi vya mvuto vilisababisha gesi katika diski nyembamba kuwa kipande ndani ya mawingu au clumps na raia kama zile za kundinyota za nyota. Mawingu haya ya mtu binafsi yaligawanyika zaidi ili kuunda nyota. Kwa kuwa nyota za zamani zaidi katika diski ni karibu na zamani kama nyota ndogo zaidi katika halo, lazima kuanguka kwa haraka (kwa lugha ya astronomia), kuhitaji labda si zaidi ya miaka milioni mia chache.

Waathirika wa mgongano na Mfano wa Muungano

Katika miongo kadhaa iliyopita, wanaastronomia wamejifunza kwamba mageuzi ya Galaxy hayakuwa ya amani kama mfano huu wa kuanguka kwa monolithic unavyoonyesha. Mwaka 1994, wanaastronomia waligundua galaxi ndogo mpya katika mwelekeo wa kundinyota ya Sagittarius. Galaksi ya kibete ya Sagittarius kwa sasa iko karibu miaka ya nuru 70,000 mbali na Dunia na miaka ya nuru 50,000 kutoka katikati ya Galaxy. Ni galaxy ya karibu inayojulikana (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)). Imeenea sana, na sura yake inaonyesha kuwa imevunjwa na mawimbi ya mvuto wa Galaxy yetu—kama vile Comet Shoemaker-Levy 9 ilivunjwa wakati ulipopita karibu sana na Jupiter mwaka 1992.

Galaksi ya Sagittarius ni ndogo sana kuliko Milky Way, yenye nyota takriban 150,000 tu, ambazo zote zinaonekana zimepangwa kuishia katika bulge na halo ya Galaxy yetu wenyewe. Lakini usisikie kengele za mazishi kwa galaxi ndogo bado; kumeza kibete cha Sagittarius kutachukua miaka milioni 100 au hivyo, na nyota zenyewe zitaishi.

Kielelezo\(\PageIndex{2}\) Mshale Dwarf Mwaka 1994, wataalamu wa astronomers wa Uingereza waligundua galaxy katika nyota ya Sagittarius, iko tu kuhusu miaka 50,000 ya mwanga kutoka katikati ya Milky Way na kuanguka ndani ya Galaxy yetu. Picha hii inashughulikia eneo takriban 70° × 50° na inachanganya mtazamo mweusi na nyeupe wa diski ya Galaxy yetu na ramani nyekundu ya contour inayoonyesha mwangaza wa galaksi kibete. Galaxy ya kibete iko upande wa pili wa kituo cha galactic kutoka kwetu. Nyota nyeupe katika eneo nyekundu zinaashiria maeneo ya kundinyota kadhaa za globula zilizomo ndani ya galaksi kibete cha Sagittarius. Msalaba unaashiria kituo cha galactic. Mstari wa usawa unafanana na ndege ya galactic. Muhtasari wa bluu upande wowote wa ndege ya galactic inalingana na picha ya infrared katika Kielelezo\(25.1.6\) katika Sehemu ya 25.1. Masanduku hayo yanaashiria maeneo ambako tafiti za kina za nyota za mtu binafsi zilisababisha ugunduzi wa galaxi hii.

Tangu ugunduzi huo, ushahidi umepatikana kwa kukutana kwa karibu zaidi kati ya galaxi zetu na galaxi nyingine za jirani. Wakati galaxi ndogo inakaribia karibu sana, nguvu ya mvuto inayotumiwa na Galaxy yetu inavuta kwa bidii upande wa karibu kuliko upande wa mbali. Athari ya wavu ni kwamba nyota ambazo awali zilikuwa za galaxi ndogo zimeenea katika mkondo mrefu unaozunguka kwa njia ya halo ya Milky Way (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{3}\) Mito katika Halo ya Galactic. Wakati galaksi ndogo imemezwa na Milky Way, nyota za wanachama wake zinavuliwa mbali na kuunda mito ya nyota katika halo ya galaksi. Picha hii inategemea mahesabu ya kile ambacho baadhi ya mito hii ya mawimbi inaweza kuonekana kama Milky Way imemeza galaxi za kibete 50 katika kipindi cha miaka bilioni 10.

Mkondo huo wa mawimbi unaweza kudumisha utambulisho wake kwa mabilioni ya miaka. Hadi sasa wanaastronomia wametambua mito inayotokana na galaxi ndogo 12 ambazo zilijitahidi karibu sana na Milky Way kubwa zaidi. Mito sita zaidi huhusishwa na makundi ya globular. Imependekezwa kuwa makundi makubwa ya globular, kama Omega Centauri, ni kweli nuclei mnene wa galaxies kibete cannibalized. Mkusanyiko wa globular M54 sasa unafikiriwa kuwa kiini cha kibete cha Sagittarius tuliyojadiliwa mapema, ambacho kwa sasa kinaunganishwa na Njia ya Milky (Kielelezo\(\PageIndex{4}\)). Nyota zilizopo katika mikoa ya nje ya galaxi hizo zinavunjwa na mvuto wa njia ya Milky Way, lakini mikoa yenye nene ya kati inaweza kuishi.

Kielelezo\(\PageIndex{4}\) Globular Cluster M54. Picha hii nzuri ya Hubble Space Telescope inaonyesha nguzo ya globular ambayo sasa inaaminika kuwa kiini cha Galaxy ya Sagittarius Dwarf.

Mahesabu yanaonyesha kwamba disk ya Galaxy ya nene inaweza kuwa bidhaa ya migongano moja au zaidi na galaxi nyingine. Kuongezeka kwa galaksi ya satelaiti ingeweza kuchochea njia za nyota na mawingu ya gesi awali katika diski nyembamba na kusababisha kuhamia juu juu na chini ya ndege ya katikati ya Galaxy. Wakati huo huo, nyota za Galaxy zingeongeza mchanganyiko wa fluffed up. Ikiwa mgongano huo ulitokea takriban miaka bilioni 10 iliyopita, basi gesi yoyote katika galaxi mbili ambayo bado haijaanzishwa kuwa nyota ingekuwa na muda mwingi wa kukaa nyuma kwenye diski nyembamba. Gesi hiyo ingeweza kuwa imeanza kutengeneza vizazi vilivyofuata vya idadi ya nyota I. Muda huu pia ni sawa na umri wa kawaida wa nyota katika diski nene.

Milky Way ina migongano zaidi katika duka. Mfano ni galaksi ya Canis Meja Dwarf, ambayo ina masi ya takriban 1% ya masi ya Milky Way. Tayari mikia ndefu ya mawimbi imeondolewa kwenye galaxi hii, ambayo imejifunga karibu na Milky Way mara tatu. Makundi kadhaa ya globula yaliyopatikana katika Milky Way pia yamekuja kutoka kibete cha Canis Meja, ambacho kinatarajiwa kuungana polepole na Milky Way zaidi ya miaka bilioni ijayo.

Katika miaka bilioni 3, Milky Way yenyewe itameza, kwani na galaxy ya Andromeda iko kwenye kozi ya mgongano. Mifano zetu za kompyuta zinaonyesha kwamba baada ya mwingiliano mgumu, wawili wataungana ili kuunda galaxy kubwa, iliyozunguka zaidi (Kielelezo\(\PageIndex{5}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{5}\) Mgongano wa Njia ya Milky na Andromeda. Katika miaka bilioni 3, Galaxy ya Milky Way na Andromeda Galaxy itaanza mchakato mrefu wa kugongana, kutenganisha, na kisha kurudi pamoja ili kuunda galaxy ya elliptical. Ushirikiano wote utachukua miaka bilioni 3 hadi 4. Picha hizi zinaonyesha mlolongo wafuatayo: (1) Katika miaka bilioni 3.75, Andromeda imekaribia Milky Way. (2) Uundaji wa nyota mpya hujaza anga miaka bilioni 3.85 kuanzia sasa. (3) Uundaji wa nyota unaendelea kwa miaka bilioni 3.9. (4) Maumbo ya galaxi yanabadilika kama yanavyoingiliana, huku Andromeda ikitambulishwa na yetu Galaxy kuwa warped, kuhusu miaka bilioni 4 tangu sasa. (5) Katika miaka bilioni 5.1, cores ya galaxies mbili ni lobes mkali. (6) Katika miaka bilioni 7, galaxi zilizounganishwa zinaunda galaxi kubwa ya elliptical ambayo mwangaza hujaza anga la usiku. Mifano ya msanii huyu inaonyesha matukio kutoka kwa kiwango cha miaka 25,000 ya mwanga kutoka katikati ya Milky Way. Hata hivyo, tunapaswa kutaja kwamba Jua haliwezi kuwa katika umbali huo katika mlolongo wa matukio, kama mgongano hurekebisha njia za nyota nyingi ndani ya kila galaxy.

Kwa hiyo tunakuja kutambua kwamba “mvuto wa mazingira” (na sio tu sifa za awali za galaxy) zina jukumu muhimu katika kuamua mali na maendeleo ya Galaxy yetu. Katika sura za baadaye tutaona kwamba migongano na muunganiko ni sababu kubwa katika mageuzi ya galaxi nyingine nyingi pia.

Muhtasari

Galaxy ilianza kutengeneza kidogo zaidi ya miaka bilioni 13 iliyopita. Mifano zinaonyesha kwamba nyota katika makundi ya halo na globular ziliundwa kwanza, wakati Galaxy ilikuwa ya mviringo. Gesi hiyo, yenye utajiri katika vipengele nzito na kizazi cha kwanza cha nyota, kisha ikaanguka kutoka kwa usambazaji wa spherical hadi usambazaji unaozunguka wa disk. Nyota bado zinaunda leo kutoka gesi na vumbi vinavyobaki kwenye diski. Uundaji wa nyota hutokea kwa kasi zaidi katika silaha za ond, ambapo wiani wa suala la interstellar ni la juu zaidi. Galaxy ilichukua (na bado inakamata) nyota za ziada na makundi ya globular kutoka galaxi ndogo ambazo zilijitahidi karibu sana na Milky Way. Katika miaka bilioni 3 hadi 4, Galaxy itaanza kupigana na Galaxy ya Andromeda, na baada ya miaka bilioni 7, galaxi hizo mbili zitaunganishwa ili kuunda galaxy kubwa ya elliptical.