Obiectul lui Hoag - galaxie atipică ce este cunoscută şi sub numele de galaxie inelară
Abia în 1923, ca urmare a entuziasmului neobosit al faimosului astronom Edwin Powell Hubble, am aflat că galaxia noastră nu constituie întregul univers. În fapt abia în 1925 descoperirea unei alte galaxii a devenit publică. În 1920 a avut loc ceea ce a rămas în istorie drept „Marea dezbatere”, care a avut ca subiect dimensiunea universului și dacă galaxia noastră este singura galaxie sau nu. Dezbaterea, între Harlow Shapley și Heber D. Curtis, nu a lămurit însă lucrurile.
Astăzi știm că sunt miliarde și miliarde de galaxii şi univers. Dar cum s-ar format acestea? Sunt galaxiile relaționate unele cu altele în univers? Iată în continuarea povestea formării galaxiilor și a structurii fundamentale a universului.
Materie întunecată + gravitație + timp
Ce face ca galaxiile, roiurile de galaxii, super-roiurile, vidurile cosmice (spații vaste din univers, dintre filamentele cosmice, care conțin foarte puține ori nicio galaxie) ori filamentele cosmice (cele mai mari structuri cosmice) să arate în modul în care arată?
Existența filamentelor de galaxii și a vidurilor cosmice reprezintă o enigmă interesantă, pentru că există dovezi că universul era extrem de omogen chiar și la câteva sute de mii de ani de la formare. Provocarea pentru fizicieni este să afle cum un univers fără caracteristici distinctive s-a transformat într-unul cu complexitatea și diversitatea de astăzi.
Înarmați cu ceea ce știm astăzi despre evoluția galaxiilor în timp, despre materia întunecată și despre structurile foarte mari din univers, putem încerca să răspundem la întrebarea de mai sus. După cum veți vedea, cel mai scurt răspuns despre cum a ajuns universul așa cum este astăzi este: materia întunecată + gravitația + timpul.
Cum se formează și evoluează galaxiile
Galaxiile erau mai numeroase, mai mici, mai albastre și mai puțin omogene în trecut decât sunt astăzi, iar fuziunea galaxiilor a jucat un rol important în această evoluție.
Pe de altă parte, am identificat quasari și galaxii care emiteau lumină pe când universul avea mai puțin de un miliard de ani vechime; așadar, știm că largi aglomerări de materie începuseră să se formeze încă din acea perioadă de început a universului.
Mulți quasari au fost identificați în centrul galaxiilor eliptice. Asta înseamnă că unele dintre primele mari concentrații de materie au evoluat în galaxiile eliptice pe care le vedem astăzi. Pare probabil că găurile negre supermasive din centrul galaxiilor și distribuția sferică a materiei în jurul acestora s-au format în același timp.
O confirmare importantă a acestei înțelegeri a lucrurilor a venit în ultimii ani, odată cu descoperirea faptului că cu cât o galaxie este mai masivă, cu atât mai masivă este gaura neagră din centrul acesteia. Cumva, gaura neagră și galaxia ”știu” suficient una despre cealaltă pentru a-și regla rata de creștere.
Sunt două tipuri de modele privind formarea galaxiilor pentru a explica toate observațiile acumulate în timp.
Primul model afirmă că galaxiile eliptice masive s-au format în cadrul unei singure colapsări rapide de gaz și materie întunecată, pe timpul căreia tot gazul a fost transformat rapid în stele. După aceea galaxiile au suferit doar modificări lente, pe măsură ce stelele au evoluat. Acesta este scenariul ”sus-jos”.
Al doilea model sugerează că galaxiile eliptice de azi s-au format prin fuziunea de galaxii mai mici care transformaseră cel puțin parte din gazul lor în stele; acesta este scenariul ”jos-sus”.
Cu alte cuvinte, astronomii au vrut să înțeleagă dacă giganții eliptici și-au creat majoritatea stelelor în galaxiile mari pe care le vedem azi ori în galaxii separate mai mici, care ulterior s-au unit.
Galaxiile eliptice
Cum putem vedea quasari de când universul avea doar un miliar de ani, este probabil că cel puțin unele dintre galaxiile eliptice gigant și-au început evoluția timpuriu, prin colapsarea unui singur nor de gaz. Cu toate acestea, cele mai bune dovezi pe care le avem indică faptul că galaxiile eliptice gigantice, ca cele pe care le putem observa în jur, erau rare înainte ca universul să aibă 6 miliarde de ani vechime; astăzi aceste galaxii sunt mult mai multe.
Pe de altă parte, cea mai mare parte a gazului galaxiilor eliptice a fost transformat în stele până când universul a atins 3 miliarde de ani vechime, deci aceste galaxii nu au creat multe noi stele de atunci. Aceste galaxii sunt numite ”roșii și moarte”, căci conțin în cea mai mare parte stele roșii, reci și bătrâne, iar procese de creare a noi stele sunt puține ori deloc.
Toate aceste observații, puse împreună, sugerează că galaxiile eliptice gigantice s-au format printr-o combinație a celor două modele expuse mai sus, cele mai masive galaxii formându-se în cele mai dense roiuri de galaxii, unde ambele procese au avut loc foarte timpuriu și rapid în istoria universului.
Galaxiile spiralate
Situația cu galaxiile spiralate este foarte diferită. Bulbul acestor galaxii (bulbul este partea centrală a galaxiilor spirale, situată în disc și care înconjoară nucleul galactic) s-a format timpuriu, ca în cazul galaxiilor eliptice. Cu toate acestea, discurile s-au format mai târziu și încă conțin gaz și praf. Stelele din discul Căii Lactee sunt mai tinere decât cele din bulb și halou (haloul este un inel luminos, aproximativ sferic, din jurul galaxiilor).
Rata de creare a stelelor în galaxiile spiralate este de 10 ori mai scăzută astăzi decât era acum 8 milioane de ani. Numărul de stele ce se creează scade pe măsură ce gazul se epuizează. Așadar, galaxiile spiralate par să se formeze în majoritate după modelul ”jos-sus”, dar în perioade mai lungi decât galaxiile eliptice și într-o manieră mai complexă, conținând cel puțin două faze distincte.
Creșterea bulbilor galactici. Unii bulbi ai galaxiilor spiralate s-au format prin colapsarea unui singur nor protogalactic (rândul de sus). Altele au crescut în timp prin fuziunea unor galaxii mai mici (modelul ”jos-sus”).
În ciuda progreselor făcute cu privire la modul în care galaxiile s-au format și evoluat, multe întrebări rămân fără răspuns. De exemplu, pe baza a ceea ce știm, este posibil ca galaxiile spiralate să-și piardă spiralele și discurile pe timpul unei fuziuni, semănând mai mult cu o galaxie eliptică ori neregulată, iar apoi șă-și recâștige discul și brațele, dacă dispune de suficient gaz. Povestea modului în care galaxiile iau forma finală este încă în proces de scriere, pe măsură ce învățăm tot mai multe despre galaxii și mediul acestora.
(2) Roiurile de galaxii, vidurile și filamentele galactice
Sursa: Astronomy, CC AL 4.0
