Наша галактика Млечный Путь - зомби?
Посмотреть больше.| Млечный Путь над Марокко, Безансон Арно.Посетите его сайт.
ККевин Шавински,Швейцарский федеральный технологический институт Цюриха
Как зомби, галактика Млечный Путь, возможно, уже мертва, но продолжает существовать. Наша галактическая соседка Андромеда почти наверняка умерла несколько миллиардов лет назад, но только недавно начала проявлять внешние признаки своей кончины.
Кажется, что галактики могут «погибнуть» - то есть перестать превращать газ в новые звезды - двумя совершенно разными путями, движимыми очень разными процессами. Галактики, подобные Млечному Пути и Андромеде, делают это очень, очень медленно в течение миллиардов лет.
Как и почему галактики «подавляют» свое звездообразование и меняют свою морфологию или форму - один из главных вопросов внегалактической астрофизики. Возможно, сейчас мы находимся на грани того, чтобы понять, как это происходит. И часть благодарности идет гражданским ученым, которые просмотрели миллионы галактических изображений, чтобы классифицировать то, что там есть.
Может ли галактика (например, NGC 3810 в данном случае) иметь классическую спиральную структуру и быть уже мертвой? Изображение предоставлено: ЕКА / Хаббл и НАСА, CC BY
Галактики растут, создавая новые звезды
Галактики - это динамические системы, которые постоянно аккрецируют газ и превращают его часть в звезды.
Как и людям, галактикам нужна еда. В случае галактик эта «пища» представляет собой запас свежего водородного газа из космической паутины, волокон и гало темной материи, которые составляют самые большие структуры во Вселенной. Как этот газостывает и падает в ореолы темной материи, он превращается в диск, который затем может охлаждаться еще больше и в конечном итоге распадаться на звезды.
Когда звезды стареют и умирают, они могут вернуть часть этого газа обратно в галактику либо с помощью звездных ветров, либосверхновая звезда. Когда массивные звезды умирают при таких взрывах, они нагревают окружающий их газ и не дают ему так быстро остыть. Они обеспечивают то, что астрономы называют «обратной связью»: звездообразование в галактиках, таким образом, является саморегулируемым процессом. Тепло умирающих звезд означает, что космический газ не так быстро охлаждается, превращаясь в новые звезды, что в конечном итоге тормозит образование новых звезд.
Большинство этих звездообразующих галактик имеют форму диска или спирали, как наш Млечный Путь.
Слева: спиральная галактика, пылающая в голубом свете молодых звезд продолжающегося звездообразования; справа: эллиптическая галактика, залитая красным светом старых звезд. Изображение предоставлено:Sloan Digital Sky Survey
Но есть галактики другого типа, которые, говоря языком астрономов, имеют совершенно другую форму или морфологию. Эти массивные эллиптические галактики имеют тенденцию выглядеть сфероидальными или футбольными. Они не так активны - они потеряли запасы газа и, следовательно, перестали образовывать новые звезды. Их звезды движутся по гораздо более неупорядоченным орбитам, что придает им более объемную и округлую форму.
Эти эллиптические галактики различаются двумя основными способами: они больше не образуют звезды и имеют другую форму. С ними должно было произойти что-то довольно драматическое, что привело к таким глубоким изменениям. Какие?
Синий = молодой и красный = старый?
Основное разделение галактик на звездообразующие спиральные галактики, сияющие в голубом свете массивных молодых и короткоживущих звезд, с одной стороны, и неподвижные эллиптические формы, купающиеся в теплом сиянии древних маломассивных звезд, с другой, восходит к ранним исследованиям галактик 20 века.
Но когда-то современные исследования, такие как Sloan Digital Sky Survey (SDSS) начали регистрировать сотни тысяч галактик, начали появляться объекты, которые не совсем вписывались в эти две широкие категории.
Значительное количество красных неподвижных галактик вообще не имеют эллиптической формы, но сохраняют примерно форму диска. Каким-то образом эти галактики перестали образовывать звезды без кардинального изменения своей структуры.
В то же время начали появляться синие эллиптические галактики. Их структура похожа на структуру «красных и мертвых» эллипсов, но они сияют в ярком синем свете молодых звезд, указывая на то, что звездообразование в них все еще продолжается.
Как эти две странности - красные спирали и синие эллипсы - вписываются в нашу картину эволюции галактик?
Galaxy Zoo позволяет гражданским ученым классифицировать галактики.
Пришлите ученых-граждан
Будучи аспирантом Оксфорда, я искал какие-нибудь из этих необычных галактик. Меня особенно интересовали синие эллиптические галактики и любые содержащиеся в них подсказки о формировании эллиптических галактик в целом.
В какой-то момент я провел целую неделю, просматривая на глаз почти 50 000 галактик из SDSS, поскольку ни один из доступных алгоритмов классификации формы галактик не был так хорош, как мне нужно. Я нашел довольно много синих эллипсов, но ценность классификации всех примерно одного миллиона галактик в SDSS с помощью человеческих глаз быстро стала очевидной. Конечно, пройти через миллион галактик в одиночку было невозможно.
Спустя некоторое время мы с группой сотрудников запустилиgalaxyzoo.orgи пригласил представителей общественности - гражданских ученых - принять участие в астрофизических исследованиях. Когда вы войдете в Galaxy Zoo, вам будет показано изображение галактики и набор кнопок, соответствующих возможным классификациям, а также учебное пособие, которое поможет вам распознать различные классы.
К тому времени, когда мы прекратили регистрировать классификации четверти миллиона человек, каждая из миллиона галактик в Galaxy Zoo была классифицирована более 70 раз, что дало мненадежная человеческая классификация формы галактики, включая меру неопределенности. Согласились ли 65 из 70 гражданских ученых с тем, что эта галактика имеет форму эллипса? Хороший! Если нет никакого согласия, это тоже информация.
Использование эффекта «мудрости толпы» в сочетании с беспрецедентной способностью человека к распознаванию образов помогло отсортировать миллион галактик и открыть для нас многие из менее распространенных синих эллиптических и красных спиралей.
Диаграмма цвет-масса галактики. Голубые звездообразующие галактики внизу, в синем облаке. Красные спокойные галактики вверху в красной последовательности. «Зеленая долина» - это переходная зона между ними. Изображение предоставлено: Schawinski + 14
Невольно живете в зеленой долине?
Перекресток эволюции галактик - это место, называемое «зеленая долина. » Это может показаться живописным, но относится к населению между синими галактиками, образующими звезды («синее облако») и красными пассивно развивающимися галактиками («красная последовательность»). Галактики с «зеленым» или промежуточным цветом должны быть теми галактиками, в которых звездообразование находится в процессе прекращения, но в которых все еще продолжается некоторое звездообразование, что указывает на то, что процесс завершился совсем недавно, возможно, несколько сотен миллионов лет назад. .
Любопытно отметить, что происхождение термина «зеленая долина» на самом деле может восходить к докладу об эволюции галактик в Университете Аризоны, где, когда докладчик описал диаграмму цветовой массы галактики, один из слушателей крикнул: : «Зеленая долина, где умирают галактики!» Грин-Вэлли, штат Аризона, - это сообщество пенсионеров недалеко от родного города университета, Тусона.
Для нашего проекта действительно захватывающий момент наступил, когда мы посмотрели наскорость, с которой умирали различные галактики. Мы обнаружили, что медленно умирающие - это спирали, а быстро умирающие - эллиптические. Должны быть два принципиально разных эволюционных пути, которые приводят к тушению в галактиках. Когда мы исследовали эти два сценария - медленное умирать и умирать быстро - стало очевидно, что эти два пути должны быть связаны с поставкой газа, который в первую очередь питает звездообразование.
Представьте себе спиральную галактику, подобную нашему Млечному Пути, весело преобразующую газ в звезды по мере того, как в нее продолжает поступать новый газ. Затем происходит что-то, что перекрывает этот приток свежего внешнего газа: возможно, галактика упала в массивное скопление галактик, где горячее внутреннее скопление газ отсекает свежий газ извне, или, возможно, гало темной материи в галактике выросло настолько, что газ, падающий в него, нагревается ударной волной до такой высокой температуры, что он не может остыть в течение возраста Вселенной. В любом случае у спиральной галактики остался только газ, который есть в ее резервуаре.
Поскольку эти резервуары могут быть огромными, а превращение газа в звезды - очень медленный процесс, наша спиральная галактика может продолжаться довольно долго, выглядя «живой» с новыми звездами, в то время как фактическая скорость звездообразования снижается в течение нескольких миллиардов лет. . Ледниковая медленность использования оставшегося газового резервуара означает, что к тому времени, когда мы осознаем, что галактика находится в предельном упадке, «триггерный момент» наступил миллиарды лет назад.
Изображение Хаббла части галактики Андромеды, которая, как и наш Млечный Путь, может быть галактическим зомби. Изображение предоставлено:НАСА, ЕКА, Дж. Далкантон, Б.Ф. Уильямс и Л.С. Джонсон (Вашингтонский университет), команда PHAT и Р. Гендлер
Галактика Андромеды, ближайшая к нам массивная спиральная галактика, находится в зеленой долине и, вероятно, начала свой упадок много веков назад: согласно нашим последним исследованиям, это галактика-зомби. Она мертва, но продолжает двигаться, по-прежнему производя звезды, но с меньшей скоростью по сравнению с тем, что было бы, если бы это была обычная галактика, образующая звезды. Определить, находится ли Млечный Путь в зеленой долине - в процессе отключения - гораздо сложнее, поскольку мы находимся в Млечном Пути и не можем легко измеритьего интегрированные свойстватак, как мы можем для далеких галактик.
Даже с более неопределенными данными похоже, что Млечный Путь находится на самом краю, готовый упасть в зеленую долину. Вполне возможно, что галактика Млечный Путь - это зомби, умерший миллиард лет назад.
Кевин Шавински, Доцент кафедры астрофизики галактик и черных дыр,Швейцарский федеральный технологический институт Цюриха
Эта статья изначально была опубликована наРазговор. Прочтитеоригинальная статья.
Нравится ForVM? Подпишитесь на нашу бесплатную ежедневную рассылку новостей сегодня!