ชีวิตของดาราจักรและประวัติศาสตร์การศึกษาของดาราจักรเหล่านั้น

2024 ผู้เขียน: Seth Attwood | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-16 16:17

ประวัติการศึกษาดาวเคราะห์และดวงดาวนับเป็นเวลานับพันปี ดวงอาทิตย์ ดาวหาง ดาวเคราะห์น้อย และอุกกาบาตเป็นเวลาหลายศตวรรษ แต่กาแล็กซีที่กระจัดกระจายไปทั่วจักรวาล กระจุกดาว ก๊าซจักรวาล และอนุภาคฝุ่น กลายเป็นเป้าหมายของการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ในช่วงทศวรรษที่ 1920 เท่านั้น

มีการสังเกตกาแล็กซีมาตั้งแต่ไหนแต่ไรแล้ว คนที่มีสายตาแหลมคมสามารถแยกแยะจุดสว่างบนท้องฟ้ายามค่ำคืนได้เหมือนกับหยดนม ในศตวรรษที่ 10 นักดาราศาสตร์ชาวเปอร์เซีย Abd-al-Raman al-Sufi กล่าวถึงจุดที่คล้ายกันสองแห่งใน Book of Fixed Stars ซึ่งปัจจุบันรู้จักกันในชื่อเมฆมาเจลแลนใหญ่และดาราจักร M31 หรือที่รู้จักว่า Andromeda

ด้วยการถือกำเนิดของกล้องโทรทรรศน์ นักดาราศาสตร์ได้สังเกตเห็นวัตถุเหล่านี้มากขึ้นเรื่อย ๆ ที่เรียกว่าเนบิวลา หากนักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษ Edmund Halley ระบุเนบิวลาเพียง 6 แห่งในปี 1716 แคตตาล็อกที่ตีพิมพ์ในปี 1784 โดยนักดาราศาสตร์ชาวเรือชาวฝรั่งเศส Charles Messier นั้นมี 110 แห่งแล้ว และในจำนวนนี้มีกาแล็กซีจริงสี่โหล (รวมถึง M31 ด้วย)

ในปี ค.ศ. 1802 วิลเลียม เฮอร์เชลได้ตีพิมพ์รายชื่อเนบิวลา 2,500 รายการ และจอห์น ลูกชายของเขาได้ตีพิมพ์แคตตาล็อกของเนบิวลามากกว่า 5,000 ดวงในปี 2407

ดาราจักรแอนโดรเมดา (M31) ซึ่งเป็นเพื่อนบ้านที่ใกล้ที่สุดของเรา เป็นหนึ่งในวัตถุท้องฟ้าที่โปรดปรานสำหรับการสังเกตการณ์และการถ่ายภาพทางดาราศาสตร์สมัครเล่น

ธรรมชาติของวัตถุเหล่านี้มีความเข้าใจที่คลาดเคลื่อนมาช้านาน ในช่วงกลางของศตวรรษที่ 18 ผู้มีปัญญาเฉียบแหลมบางคนเห็นระบบดาวคล้ายกับทางช้างเผือกในนั้น แต่กล้องโทรทรรศน์ในเวลานั้นไม่ได้ให้โอกาสในการทดสอบสมมติฐานนี้

หนึ่งศตวรรษต่อมา มีความคิดเห็นว่าเนบิวลาแต่ละดวงเป็นเมฆก๊าซที่ส่องสว่างจากภายในโดยดาวอายุน้อย ต่อมา นักดาราศาสตร์เชื่อว่าเนบิวลาบางดวง รวมทั้งแอนโดรเมดามีดาวฤกษ์หลายดวง แต่เป็นเวลานานที่ยังไม่เป็นที่แน่ชัดว่าดาวเหล่านี้อยู่ในกาแล็กซีของเราหรือไม่

เฉพาะในปี 1923-1924 ที่ Edwin Hubble กำหนดว่าระยะทางจากโลกไปยัง Andromeda มีเส้นผ่านศูนย์กลางอย่างน้อยสามเท่าของทางช้างเผือก (อันที่จริงประมาณ 20 เท่า) และ M33 ซึ่งเป็นเนบิวลาอีกอันจากแคตตาล็อก Messier ไม่ใช่ ห่างไกลจากเราน้อยลง ระยะทาง ผลลัพธ์เหล่านี้เป็นจุดเริ่มต้นของระเบียบวินัยทางวิทยาศาสตร์ใหม่ - ดาราศาสตร์ทางช้างเผือก

ในปี 1926 นักดาราศาสตร์ชาวอเมริกันผู้โด่งดัง Edwin Powell Hubble เสนอ (และในปี 1936 ได้ปรับปรุงให้ทันสมัย) การจำแนกดาราจักรของเขาตามสัณฐานวิทยาของดาราจักร เนื่องจากรูปร่างลักษณะเฉพาะ การจำแนกประเภทนี้จึงถูกเรียกว่า "ส้อมเสียงฮับเบิล"

บน "ก้าน" ของส้อมเสียงมีดาราจักรวงรีอยู่บนง่ามของส้อม - ดาราจักรเลนติคูลาร์ที่ไม่มีแขนเสื้อและดาราจักรชนิดก้นหอยที่ไม่มีคานสะพานและมีคาน กาแล็กซีที่ไม่สามารถจัดเป็นหนึ่งในคลาสที่ระบุไว้ได้ เรียกว่า ผิดปกติ หรือ ผิดปกติ

คนแคระและยักษ์

จักรวาลเต็มไปด้วยกาแล็กซีที่มีขนาดและมวลต่างกัน จำนวนของพวกเขาเป็นที่รู้จักอย่างมาก ในปี พ.ศ. 2547 กล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลโคจรรอบกาแลคซีประมาณ 10,000 กาแล็กซี่ในสามเดือนครึ่ง โดยทำการสแกนในกลุ่มดาวทางใต้ของฟอร์แน็กซ์ ซึ่งเป็นพื้นที่ของท้องฟ้าที่เล็กกว่าพื้นที่ดิสก์ดวงจันทร์ถึงร้อยเท่า

หากเราคิดว่าดาราจักรกระจายอยู่เหนือทรงกลมท้องฟ้าที่มีความหนาแน่นเท่ากัน ปรากฏว่า มี 2 แสนล้านดวงในพื้นที่ที่สังเกตพบ อย่างไรก็ตาม การประมาณนี้ถูกประเมินต่ำไปอย่างมาก.

แบบฟอร์มและเนื้อหา

กาแล็กซียังมีลักษณะทางสัณฐานวิทยาแตกต่างกัน (นั่นคือ รูปร่าง) โดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็นสามประเภทหลัก - รูปทรงดิสก์, วงรีและผิดปกติ (ผิดปกติ) นี่เป็นการจำแนกประเภททั่วไป มีรายละเอียดมากกว่านี้

กาแล็กซีไม่ได้กระจายแบบสุ่มในอวกาศเลย ดาราจักรขนาดใหญ่มักล้อมรอบด้วยดาราจักรบริวารขนาดเล็ก ทั้งทางช้างเผือกของเราและแอนโดรเมดาที่อยู่ใกล้เคียงมีดาวเทียมอย่างน้อย 14 ดวง และมีแนวโน้มว่าจะมีอีกมากอีกมากมาย กาแล็กซีชอบที่จะรวมกันเป็นคู่ แฝดสาม และกลุ่มใหญ่ที่มีหุ้นส่วนที่มีแรงโน้มถ่วงจับกันเป็นโหล

การรวมกลุ่มที่ใหญ่กว่า กระจุกดาราจักร ประกอบด้วยดาราจักรนับร้อยนับพัน (กระจุกแรกดังกล่าวถูกค้นพบโดยเมสไซเออร์) ในบางครั้ง ดาราจักรขนาดยักษ์ที่สว่างเป็นพิเศษถูกพบที่ใจกลางกระจุกดาว ซึ่งเชื่อกันว่าเกิดขึ้นระหว่างการรวมตัวกันของดาราจักรขนาดเล็ก

และสุดท้าย ยังมีซุปเปอร์กระจุกดาราจักร ซึ่งรวมถึงกระจุกดาราจักรและหมู่ดาราจักร และดาราจักรเดี่ยว โดยปกติสิ่งเหล่านี้เป็นโครงสร้างที่ยืดยาวได้มากถึงหลายร้อยเมกะพาร์เซก พวกมันถูกคั่นด้วยช่องว่างที่เกือบจะไม่มีกาแล็กซีซึ่งมีขนาดเท่ากัน

Superclusters จะไม่ถูกจัดเป็นโครงสร้างใด ๆ ที่มีลำดับสูงกว่าอีกต่อไปและกระจัดกระจายไปทั่ว Cosmos ในลักษณะสุ่ม ด้วยเหตุผลนี้ ในระดับหลายร้อยเมกะพาร์เซก จักรวาลของเราจึงเป็นเอกพันธ์และเป็นไอโซโทรปิก

ดาราจักรรูปแผ่นดิสก์คือแพนเค้กดาวฤกษ์ที่หมุนรอบแกนผ่านจุดศูนย์กลางทางเรขาคณิต โดยปกติทั้งสองด้านของโซนกลางของแพนเค้กจะมีส่วนนูนรูปไข่ (จากส่วนนูนภาษาอังกฤษ) ส่วนนูนก็หมุนเช่นกัน แต่มีความเร็วเชิงมุมต่ำกว่าดิสก์ ในระนาบของดิสก์มักสังเกตเห็นกิ่งก้านเกลียวซึ่งอุดมไปด้วยผู้ทรงคุณวุฒิที่ค่อนข้างสดใส อย่างไรก็ตาม มีจานดาราจักรที่ไม่มีโครงสร้างเป็นก้นหอย ซึ่งมีดาวประเภทนี้น้อยกว่ามาก

เขตศูนย์กลางของดาราจักรรูปดิสก์สามารถตัดด้วยแท่งดาว - แท่ง พื้นที่ภายในดิสก์เต็มไปด้วยก๊าซและฝุ่นละออง ซึ่งเป็นวัสดุต้นทางสำหรับดาวดวงใหม่และระบบดาวเคราะห์ ดาราจักรมีสองดิสก์: ดาวฤกษ์และก๊าซ

พวกมันถูกล้อมรอบด้วยรัศมีดาราจักร ซึ่งเป็นเมฆทรงกลมของก๊าซร้อนและสสารมืดที่หายาก ซึ่งทำให้มีส่วนสำคัญต่อมวลรวมของดาราจักร รัศมียังประกอบด้วยดาวฤกษ์เก่าแต่ละดวงและกระจุกดาวทรงกลม (กระจุกดาวทรงกลม) ที่มีอายุไม่เกิน 13 พันล้านปี ในใจกลางของดาราจักรรูปดิสก์แทบทุกแห่ง ไม่ว่าจะมีหรือไม่มีส่วนนูน ก็จะมีหลุมดำมวลมหาศาล กาแล็กซีที่ใหญ่ที่สุดประเภทนี้มีดาวฤกษ์จำนวน 500 พันล้านดวงแต่ละแห่ง

ทางช้างเผือก

ดวงอาทิตย์โคจรรอบศูนย์กลางของดาราจักรชนิดก้นหอยที่ค่อนข้างธรรมดา ซึ่งประกอบด้วยดาวฤกษ์ 200-400 พันล้านดวง เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 28 กิโลพาร์เซก (เพียง 90 ปีแสง) รัศมีของวงโคจรในดาราจักรสุริยะคือ 8.5 กิโลพาร์เซก (เพื่อให้ดาวของเราเคลื่อนไปที่ขอบด้านนอกของจานดาราจักร) ระยะเวลาของการปฏิวัติที่สมบูรณ์รอบใจกลางกาแลคซี่คือประมาณ 250 ล้านปี

ส่วนนูนของทางช้างเผือกมีรูปร่างเป็นวงรีและมีแถบที่เพิ่งค้นพบ ในใจกลางของส่วนที่นูนมีแกนขนาดเล็กซึ่งเต็มไปด้วยดวงดาวหลายยุคหลายสมัย ตั้งแต่หลายล้านปีจนถึงหนึ่งพันล้านปีขึ้นไป ภายในแกนกลางหลังเมฆฝุ่นหนาทึบ มีหลุมดำที่ค่อนข้างเจียมเนื้อเจียมตัวตามมาตรฐานทางช้างเผือก - เพียง 3.7 ล้านมวลดวงอาทิตย์

กาแล็กซี่ของเรามีดิสก์ดาวคู่ ดิสก์ชั้นในซึ่งมีพาร์เซกไม่เกิน 500 พาร์เซกในแนวตั้ง คิดเป็น 95% ของดาวทั้งหมดในเขตดิสก์ ซึ่งรวมถึงดาวสว่างอายุน้อยทั้งหมดด้วย มันถูกล้อมรอบด้วยดิสก์ชั้นนอกหนา 1,500 พาร์เซก ที่ซึ่งดาวที่มีอายุมากกว่าอาศัยอยู่ จานก๊าซ (ฝุ่นก๊าซ) ของทางช้างเผือกมีความหนาอย่างน้อย 3.5 กิโลพาร์เซก แขนกังหันทั้งสี่ของจานเป็นบริเวณที่มีความหนาแน่นเพิ่มขึ้นของตัวกลางที่เป็นฝุ่นก๊าซและมีดาวมวลมากส่วนใหญ่อยู่

เส้นผ่านศูนย์กลางของรัศมีของทางช้างเผือกต้องมีเส้นผ่านศูนย์กลางอย่างน้อยสองเท่าของจาน มีการค้นพบกระจุกดาวทรงกลมประมาณ 150 กระจุกที่นั่น และเป็นไปได้มากว่าอีกประมาณห้าสิบแห่งยังไม่ถูกค้นพบกลุ่มที่เก่าแก่ที่สุดมีอายุมากกว่า 13 พันล้านปี รัศมีเต็มไปด้วยสสารมืดที่มีโครงสร้างเป็นก้อน

จนกระทั่งเมื่อไม่นานนี้ เชื่อกันว่ารัศมีนั้นเกือบจะเป็นทรงกลม อย่างไรก็ตาม จากข้อมูลล่าสุดพบว่ารัศมีนั้นแบนราบได้อย่างมีนัยสำคัญ มวลรวมของกาแล็กซี่อาจมีมวลมากถึง 3 ล้านล้านมวลดวงอาทิตย์ โดยสสารมืดคิดเป็น 90-95% มวลของดาวฤกษ์ในทางช้างเผือกอยู่ที่ประมาณ 90-100 พันล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์

ดาราจักรวงรีตามชื่อบ่งบอกว่าเป็นดาราจักรวงรี มันไม่หมุนโดยรวม ดังนั้นจึงไม่มีความสมมาตรตามแนวแกน ดาวฤกษ์ของมัน ซึ่งส่วนใหญ่มีมวลค่อนข้างต่ำและมีอายุพอสมควร โคจรรอบศูนย์กลางดาราจักรในระนาบต่างๆ และบางครั้งไม่ได้แยกจากกัน แต่อยู่ในสายโซ่ที่ยาวมาก

ดาราจักรทรงรีดวงใหม่ในดาราจักรทรงรีไม่ค่อยสว่างขึ้นเนื่องจากการขาดแคลนวัตถุดิบ - โมเลกุลไฮโดรเจน

เช่นเดียวกับมนุษย์ กาแล็กซีถูกรวมกลุ่มเข้าด้วยกัน กลุ่มท้องถิ่นของเราประกอบด้วยกาแลคซีที่ใหญ่ที่สุดสองแห่งในบริเวณใกล้เคียงประมาณ 3 เมกะพาร์เซก - ทางช้างเผือกและแอนโดรเมดา (M31) ดาราจักร Triangulum รวมถึงบริวารของพวกมัน - เมฆแมคเจลแลนใหญ่และเล็ก ดาราจักรแคระใน Canis Major, Pegasus, Carina, Sextant, Phoenix และอีกมากมาย รวมเป็นห้าสิบ ในทางกลับกันกลุ่มท้องถิ่นเป็นสมาชิกของ supercluster ราศีกันย์ในพื้นที่

ทั้งดาราจักรที่ใหญ่ที่สุดและเล็กที่สุดเป็นดาราจักรวงรี ส่วนแบ่งทั้งหมดของตัวแทนในประชากรกาแลคซีของจักรวาลมีเพียงประมาณ 20% ดาราจักรเหล่านี้ (ยกเว้นดาราจักรที่เล็กที่สุดและจางที่สุด) ยังซ่อนหลุมดำมวลมหาศาลไว้ในบริเวณใจกลาง ดาราจักรวงรีก็มีรัศมีเช่นกัน แต่ไม่ชัดเจนเท่าดาราจักรรูปดิสก์

ดาราจักรอื่นๆ ทั้งหมดถือว่าไม่ปกติ พวกมันมีฝุ่นและก๊าซจำนวนมากและกำลังผลิตดาวอายุน้อยอย่างแข็งขัน มีดาราจักรประเภทนี้ไม่กี่แห่งที่ระยะห่างปานกลางจากทางช้างเผือก เพียง 3%

อย่างไรก็ตาม ในบรรดาวัตถุที่มีการเปลี่ยนสีแดงขนาดใหญ่ ซึ่งแสงถูกปล่อยออกมาไม่เกิน 3 พันล้านปีหลังจากบิ๊กแบง ส่วนแบ่งของพวกมันเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว เห็นได้ชัดว่า ระบบดาวทั้งหมดในรุ่นแรกมีขนาดเล็กและมีโครงร่างที่ไม่ปกติ และดาราจักรรูปวงรีขนาดใหญ่ที่มีรูปร่างคล้ายจานก็เกิดขึ้นในเวลาต่อมา

กำเนิดดาราจักร

กาแล็กซีเกิดหลังดาวฤกษ์ไม่นาน เชื่อกันว่าผู้ทรงคุณวุฒิดวงแรกเกิดประกายไฟไม่ช้ากว่า 150 ล้านปีหลังบิ๊กแบง ในเดือนมกราคม 2011 ทีมนักดาราศาสตร์กำลังประมวลผลข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลรายงานการสังเกตการณ์ที่เป็นไปได้ของดาราจักรที่แสงส่องเข้าไปในอวกาศ 480 ล้านปีหลังจากบิกแบง

ในเดือนเมษายน ทีมวิจัยอีกทีมหนึ่งได้ค้นพบกาแลคซีที่ก่อตัวขึ้นอย่างสมบูรณ์แล้วเมื่อจักรวาลอายุน้อยประมาณ 200 ล้านปี

เงื่อนไขการกำเนิดของดวงดาวและกาแล็กซี่นั้นเกิดขึ้นนานก่อนที่จะเริ่ม เมื่อเอกภพผ่านเครื่องหมาย 400,000 ปี พลาสมาในอวกาศก็ถูกแทนที่ด้วยส่วนผสมของฮีเลียมและไฮโดรเจนที่เป็นกลาง ก๊าซนี้ยังคงร้อนเกินกว่าจะรวมตัวกันเป็นเมฆโมเลกุลที่ก่อให้เกิดดาวฤกษ์

อย่างไรก็ตาม มันอยู่ติดกับอนุภาคของสสารมืด ซึ่งเริ่มแรกกระจายไปในอวกาศไม่เท่ากัน - ซึ่งมีความหนาแน่นน้อยกว่าเล็กน้อย พวกเขาไม่ได้โต้ตอบกับก๊าซแบริออนดังนั้นภายใต้การกระทำของแรงดึงดูดซึ่งกันและกันจึงยุบลงในโซนที่มีความหนาแน่นเพิ่มขึ้นอย่างอิสระ

จากการคำนวณแบบจำลอง ภายในหนึ่งร้อยล้านปีหลังจากบิ๊กแบง เมฆของสสารมืดซึ่งมีขนาดเท่ากับระบบสุริยะในปัจจุบันก่อตัวขึ้นในอวกาศ พวกเขารวมกันเป็นโครงสร้างขนาดใหญ่แม้จะมีการขยายพื้นที่ นี่คือลักษณะที่กระจุกของเมฆสสารมืดเกิดขึ้น แล้วก็กระจุกของกระจุกเหล่านี้ พวกเขาดูดก๊าซในอวกาศทำให้ข้นและยุบตัว

ด้วยวิธีนี้ ดาวมวลมหาศาลดวงแรกจึงปรากฏขึ้น ซึ่งระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวาอย่างรวดเร็วและทิ้งหลุมดำไว้ การระเบิดเหล่านี้ทำให้พื้นที่เต็มไปด้วยองค์ประกอบที่หนักกว่าฮีเลียม ซึ่งช่วยให้เมฆก๊าซที่ยุบตัวเย็นลง และทำให้ดาวฤกษ์รุ่นที่สองมวลน้อยกว่าเป็นไปได้

ดาวดังกล่าวสามารถดำรงอยู่ได้เป็นเวลาหลายพันล้านปี ดังนั้นจึงสามารถก่อตัว (อีกครั้งด้วยความช่วยเหลือของสสารมืด) ระบบที่มีแรงโน้มถ่วงจับ นี่คือกาแล็กซีที่มีอายุยืนยาว รวมทั้งดาราจักรของเราด้วย

“รายละเอียดมากมายของกาแลคโตเจเนซิสยังคงซ่อนอยู่ในหมอก” จอห์น คอร์เมนดีกล่าว - โดยเฉพาะสิ่งนี้ใช้กับบทบาทของหลุมดำ มวลของพวกมันมีตั้งแต่มวลดวงอาทิตย์หลายหมื่นเท่าจนถึงสถิติมวลรวมปัจจุบันที่ 6.6 พันล้านมวลดวงอาทิตย์ ซึ่งเป็นของหลุมดำจากแกนกลางของดาราจักรวงรี M87 ซึ่งอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ 53.5 ล้านปีแสง

รูในใจกลางดาราจักรวงรีมักจะล้อมรอบด้วยส่วนนูนที่ประกอบด้วยดาวฤกษ์เก่า ดาราจักรชนิดก้นหอยอาจไม่มีส่วนนูนเลยหรือมีความคล้ายคลึงกันแบนราบ มวลของหลุมดำมักจะมีขนาดน้อยกว่ามวลของส่วนที่นูนอยู่สามระดับ - ตามธรรมชาติแล้ว ถ้ามี รูปแบบนี้ได้รับการยืนยันโดยการสังเกตหลุมที่มีมวลตั้งแต่หนึ่งล้านถึงหนึ่งพันล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์"

ศาสตราจารย์คอร์เมนดีกล่าวว่าหลุมดำในกาแล็กซี่มีมวลเพิ่มขึ้นในสองวิธี รูที่ล้อมรอบด้วยส่วนนูนที่เต็มเปี่ยมนั้นโตขึ้นเนื่องจากการดูดกลืนก๊าซที่มาถึงส่วนนูนจากบริเวณด้านนอกของดาราจักร ในระหว่างการรวมดาราจักร ความเข้มข้นของการไหลเข้าของก๊าซนี้จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ซึ่งทำให้เกิดการระเบิดของควาซาร์

ผลที่ตามมาก็คือ ความนูนและรูที่เกิดขึ้นพร้อมกัน ซึ่งอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างมวลของพวกมัน (อย่างไรก็ตาม กลไกอื่นๆ ที่ยังไม่ทราบอาจใช้ได้ผลเช่นกัน)

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยพิตต์สเบิร์ก, UC Irvine และมหาวิทยาลัยแอตแลนติกแห่งฟลอริดาได้จำลองการชนกันของทางช้างเผือกและบรรพบุรุษของดาราจักรวงรีคนแคระราศีธนู (SagDEG) ในราศีธนู

พวกเขาวิเคราะห์สองตัวเลือกสำหรับการชนกัน - แบบง่าย (3x10¹⁰มวลดวงอาทิตย์) และหนัก (10¹¹ มวลดวงอาทิตย์) SagDEG รูปนี้แสดงผลวิวัฒนาการทางช้างเผือก 2.7 พันล้านปีโดยไม่มีปฏิสัมพันธ์กับดาราจักรแคระและปฏิสัมพันธ์กับตัวแปร SagDEG ที่เบาและหนัก

ดาราจักรที่ไม่มีหัวล้านและดาราจักรที่มีส่วนนูนเทียมนั้นแตกต่างกัน มวลของรูของมันมักจะไม่เกิน 104-106 มวลดวงอาทิตย์ ตามที่ศาสตราจารย์ Kormendy พวกเขาถูกป้อนด้วยก๊าซเนื่องจากกระบวนการสุ่มที่เกิดขึ้นใกล้หลุมและไม่ขยายไปทั่วกาแลคซีทั้งหมด หลุมดังกล่าวเติบโตขึ้นโดยไม่คำนึงถึงวิวัฒนาการของกาแลคซีหรือส่วนนูนเทียม ซึ่งอธิบายถึงการขาดความสัมพันธ์ระหว่างมวลของดาราจักร

กาแล็กซี่ที่กำลังเติบโต

ดาราจักรสามารถเพิ่มได้ทั้งขนาดและมวล การ์ธ อิลลิงเวิร์ธ ศาสตราจารย์ด้านดาราศาสตร์และฟิสิกส์ดาราศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานตาครูซ อธิบายว่า "ในอดีตอันไกลโพ้น กาแลคซี่ทำสิ่งนี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าในยุคจักรวาลวิทยาเมื่อเร็วๆ นี้" - อัตราการเกิดของดาวฤกษ์ใหม่ประมาณการในแง่ของการผลิตประจำปีของมวลหน่วยของสสารดาว (ในความสามารถนี้ มวลของดวงอาทิตย์) ต่อหน่วยปริมาตรของอวกาศรอบนอก (โดยปกติคือลูกบาศก์เมกะพาร์เซก)

ในช่วงเวลาของการก่อตัวของดาราจักรแรก ตัวเลขนี้มีขนาดเล็กมาก และจากนั้นก็เริ่มเติบโตอย่างรวดเร็ว ซึ่งดำเนินต่อไปจนกระทั่งจักรวาลมีอายุ 2 พันล้านปี เป็นเวลาอีก 3 พันล้านปีที่ค่อนข้างคงที่ จากนั้นเริ่มลดลงเกือบตามสัดส่วนของเวลา และการลดลงนี้ยังคงดำเนินต่อไปจนถึงทุกวันนี้ ดังนั้น เมื่อ 7-8 พันล้านปีก่อน อัตราเฉลี่ยของการก่อตัวดาวฤกษ์จะสูงกว่าในปัจจุบัน 10-20 เท่า ดาราจักรที่สังเกตได้ส่วนใหญ่ก่อตัวขึ้นอย่างสมบูรณ์ในยุคที่ห่างไกลนั้น"

รูปนี้แสดงผลวิวัฒนาการในช่วงเวลาต่างๆ - การกำหนดค่าเริ่มต้น (a) หลังจาก 0, 9 (b), 1, 8 © และ 2, 65 พันล้านปี (d) จากการคำนวณแบบจำลอง แท่งและแขนกังหันของทางช้างเผือกอาจเกิดขึ้นจากการชนกับ SagDEG ซึ่งในขั้นต้นดึงที่ 50-100 พันล้านมวลดวงอาทิตย์

สองครั้งที่มันผ่านดิสก์ของกาแล็กซี่ของเราและสูญเสียบางส่วนของมัน (ทั้งธรรมดาและมืด) ทำให้เกิดการรบกวนของโครงสร้าง มวลปัจจุบันของ SagDEG ไม่เกิน 10 ล้านมวลดวงอาทิตย์ และการชนกันครั้งต่อไป ซึ่งคาดว่าจะไม่เกิน 100 ล้านปีต่อมา น่าจะเป็นครั้งสุดท้ายสำหรับการชนกัน

โดยทั่วไป แนวโน้มนี้เป็นที่เข้าใจได้ กาแลคซี่เติบโตในสองวิธีหลัก ขั้นแรก พวกเขาได้วัสดุดาวกระจายที่สดใหม่โดยการดึงอนุภาคก๊าซและฝุ่นจากพื้นที่โดยรอบ เป็นเวลาหลายพันล้านปีหลังจากบิ๊กแบง กลไกนี้ทำงานอย่างถูกต้องเพียงเพราะมีวัตถุดิบที่เป็นตัวเอกในอวกาศเพียงพอสำหรับทุกคน

จากนั้น เมื่อปริมาณสำรองหมดลง อัตราการเกิดของดาวฤกษ์ก็ลดลง อย่างไรก็ตาม กาแล็กซีพบว่ามีความสามารถเพิ่มขึ้นผ่านการชนและการควบรวมกิจการ จริง สำหรับตัวเลือกนี้จะเป็นจริง ดาราจักรที่ชนกันต้องมีไฮโดรเจนในอวกาศเพียงพอ สำหรับดาราจักรวงรีขนาดใหญ่ที่ซึ่งเกือบจะหายไปแล้ว การรวมเข้าด้วยกันไม่ได้ช่วยอะไร แต่ในดาราจักรชนิดดิสคอยด์และกาแล็กซีที่ไม่ปกติ ก็ยังใช้ได้

หลักสูตรการชนกัน

มาดูกันว่าจะเกิดอะไรขึ้นเมื่อกาแลคซีประเภทดิสก์ที่เหมือนกันโดยประมาณสองแห่งมารวมกัน ดวงดาวของพวกมันแทบจะไม่เคยชนกัน - ระยะห่างระหว่างพวกมันนั้นมากเกินไป อย่างไรก็ตาม จานก๊าซของแต่ละดาราจักรกำลังประสบกับกระแสน้ำขึ้นน้ำลงเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของเพื่อนบ้าน สสารแบริออนของดิสก์สูญเสียส่วนหนึ่งของโมเมนตัมเชิงมุมและเคลื่อนตัวไปยังศูนย์กลางของดาราจักร ซึ่งมีเงื่อนไขสำหรับการเติบโตอย่างรวดเร็วในอัตราการเกิดดาว

สารนี้บางส่วนถูกดูดซับโดยหลุมดำซึ่งมีมวลเพิ่มขึ้นด้วย ในระยะสุดท้ายของการรวมตัวของดาราจักร หลุมดำรวมตัวกัน และจานดาวของดาราจักรทั้งสองสูญเสียโครงสร้างเดิมและกระจัดกระจายไปในอวกาศ ด้วยเหตุนี้ ดาราจักรวงรีวงหนึ่งจึงก่อตัวขึ้นจากดาราจักรชนิดก้นหอยคู่หนึ่ง แต่นี่ไม่ใช่ภาพที่สมบูรณ์ การแผ่รังสีจากดาวฤกษ์อายุน้อยสามารถเป่าไฮโดรเจนบางส่วนออกจากดาราจักรแรกเกิดได้

ในเวลาเดียวกัน การสะสมของก๊าซอย่างแข็งขันบนหลุมดำจะบังคับให้ครั้งหลังๆ ยิงไอพ่นของอนุภาคพลังงานขนาดมหึมาสู่อวกาศ ทำให้ก๊าซร้อนไปทั่วดาราจักร และด้วยเหตุนี้จึงป้องกันการก่อตัวของดาวดวงใหม่ กาแล็กซีค่อยๆ เงียบลง เป็นไปได้มากว่าตลอดไป

กาแล็กซีที่มีขนาดต่างกันชนกัน ดาราจักรขนาดใหญ่สามารถกลืนดาราจักรแคระได้ (ในคราวเดียวหรือหลายขั้นตอน) และในขณะเดียวกันก็รักษาโครงสร้างของตัวเองเอาไว้ การกินเนื้อคนในกาแลคซีนี้สามารถกระตุ้นการก่อตัวของดาวได้

ดาราจักรแคระถูกทำลายอย่างสมบูรณ์ โดยทิ้งกลุ่มดาวและไอพ่นของก๊าซคอสมิกซึ่งพบเห็นได้ทั้งในดาราจักรของเราและในแอนโดรเมดาที่อยู่ใกล้เคียง หากหนึ่งในดาราจักรที่ชนกันไม่ได้เหนือกว่าดาราจักรอื่นมากเกินไป เอฟเฟกต์ที่น่าสนใจยิ่งขึ้นก็เป็นไปได้

รอซุปเปอร์เทสโคป

ดาราศาสตร์ทางช้างเผือกรอดมาได้เกือบศตวรรษ เธอเริ่มต้นจากศูนย์และประสบความสำเร็จอย่างมาก อย่างไรก็ตาม ปัญหาที่แก้ไม่ตกมีจำนวนมาก นักวิทยาศาสตร์คาดหวังอย่างมากจากกล้องโทรทรรศน์โคจรอินฟราเรดเจมส์ เวบบ์ ซึ่งมีกำหนดจะเปิดตัวในปี 2564