Informacja

Co zostaje wyrzucone z naszej galaktyki?

Co zostaje wyrzucone z naszej galaktyki?

W pogodną noc można spojrzeć w nocne niebo i zobaczyć zamglone pasmo światła rozciągające się od jednego horyzontu do drugiego. To, co widzisz, to centralny dysk Drogi Mlecznej, masywna formacja złożona z pyłu, gazu i miliardów gwiazd.

Na podstawie współczesnych obserwacji astronomowie szacują, że Droga Mleczna jest mierzona 150,000 do 200 000 lat świetlnych średnicy i zawiera pomiędzy 100 i 400 miliardów gwiazdy. Gwiazdy te, a także mgławicowe chmury pyłu i gazu, są ściśle związane wokół centrum Drogi Mlecznej.

W minionym stuleciu astronomowie zdali sobie również sprawę, że nasza galaktyka jest zaledwie jedną z wielu obserwowalnych Wszechświata (obecne szacunki mówią, że może być ich aż 1 lub 2 biliony). Jednak astronomowie dowiedzieli się bardzo dużo o tym, co znajduje się między galaktykami w tym czasie.

W większości przestrzeń międzygalaktyczna jest tak blisko, jak można dostać się do całkowitej próżni. Chociaż obszary te nie są całkowicie puste, na ogół są wypełnione jedynie śladowymi ilościami pyłu i odłamków, które rozciągają się niczym włókna z jednej galaktyki do drugiej.

Jednak astronomowie również zdali sobie sprawę, że w przestrzeni, która leży między galaktykami, znajduje się również wiele obiektów, które są regularnie wyrzucane z galaktyk.

Należą do nich zbuntowane planety, zbuntowane gwiazdy, a może nawet kilka supermasywnych rzeczy (więcej o tym poniżej). Istnienie tych pozagalaktycznych obiektów doprowadziło do kilku dość interesujących spostrzeżeń dotyczących naszego Wszechświata.

Trochę kosmicznej historii ...

Zgodnie z najbardziej akceptowanymi teoriami kosmologicznymi, Wszechświat zaczął się mniej więcej od Wielkiego Wybuchu 13,8 miliarda Lata temu. Około 100 000 lat później pierwsze gwiazdy powstały z pierwotnego wodoru i helu.

Z biegiem czasu gwiazdy te zaczęły się grupować w duże, kuliste gromady gwiazd (zwane też gromadami kulistymi). Te następnie przyciągały się do siebie, tworząc pierwsze galaktyki, które zaczęły się pojawiać mniej więcej 1 miliard lata po Wielkim Wybuchu (ok. 13 miliardów Lata temu).

W tym momencie uformowała się wielkoskalowa struktura Wszechświata, która obejmowała gromady galaktyk, supergromady i duże włókna, które je łączyły. Gdy narodziło się i umarło wiele pokoleń gwiazd, zaczęły się gromadzić również cięższe pierwiastki.

Pierwsze gwiazdy powstały z wodoru i helu, ale kiedy stały się supernową, metale, które powstały wewnątrz, zostały wyrzucone w kosmos. Około sześć lub siedem miliardów lat po Wielkim Wybuchu tych pierwiastków było wystarczająco dużo w ośrodku międzygwiazdowym, że zaczęły się formować układy planetarne.

Przez cały czas powstawały nowe gwiazdy, układy planetarne nadal się formowały, a galaktyczne łączenie się nadal miało miejsce. Biorąc pod uwagę ich znaczenie dla kosmicznej ewolucji, być może potrzebne jest również trochę tła w tej sprawie ...

Galaktyczne fuzje

Od pokoleń astronomowie rozumieli, że na przestrzeni kosmicznej historii galaktyki ewoluowały w procesie łączenia. To stopniowo spowodowało, że galaktyki karłowate połączyły się, tworząc eliptyczne galaktyki, które stopniowo stawały się galaktykami spiralnymi (podobnie jak nasza).

Gdyby to się zdarzyło, rezultat byłby raczej katastrofalny. Zacząłby się w zewnętrznych regionach łączących się galaktyk, gdzie ich ramiona nawiązałyby kontakt, a gwiazdy i chmury pyłu i gazu zostałyby wymienione.

Stopniowo galaktyki wpychały się w siebie i zetknęły się gęstsze skupiska gwiazd. Spowodowałoby to zniszczenie wielu systemów gwiezdnych przez zakłócenia pływowe, a być może nawet kolizje między gwiazdami.

Pewnego dnia astronomowie przewidują, że Droga Mleczna zderzy się z najbliższą sąsiadką, Galaktyką Andromedy (znaną również jako Messier 31). Ta masywna galaktyka spiralna znajduje się około 2,5 miliona lat świetlnych daleko i jest porównywalny rozmiarem z naszym.

Co ciekawe, galaktyka ta zbliża się do Drogi Mlecznej z mniej więcej prędkością 482800 km / h (300 000 mph). Na podstawie najnowszych obserwacji przedstawionych przez ESA Obserwatorium Gaia, na podstawie którego astronomowie byli w stanie przewidzieć przyszłe ruchy naszych dwóch galaktyk, szacuje się, że to połączenie nastąpi około 4,5 miliarda lata od teraz.

Tak dla porządku 1 miliard lata dłużej niż wcześniej sądzono. Co za ulga, co? I chociaż cywilizacja, jaką znamy, prawdopodobnie będzie dawno martwa w tym momencie, wszelkie cywilizacje, które są w tym momencie, mogą potrzebować kreatywności, aby zapewnić sobie przetrwanie.

Z drugiej strony mogą nawet tego nie zauważyć. Zasadniczo proces ten zajmie setki milionów (a nawet miliardy) lat. Według astronomów proces ten będzie prawdopodobnie składał się z pięciu faz.

W trakcie FazaJeden, Droga Mleczna i Andromeda będą nadal zbliżać się do siebie, a Andromeda będzie coraz większa i jaśniejsza na nocnym niebie. W Faza drugabędą na tyle blisko, że gigantyczne obłoki molekularne w ich zewnętrznych obszarach zostaną ściśnięte i dadzą początek jasnym, niebieskim gwiazdom, tworząc nowe konstelacje.

Faza trzeciaobejmie dysk pyłu i gwiazd, które charakteryzują naszą galaktykę Andromeda zacznie się rozpadać. Gdy Andromeda przeleci obok naszej galaktyki, niebo stanie się pomieszaną mieszaniną pyłu, gazu i jasnych młodych gwiazd. W tej fazie wiele nowo powstałych masywnych gwiazd przejdzie w stan supernowej, rozświetlając nocne niebo.

W Faza czwarta, 100 milionów lata po tym, jak Andromeda wykona swój pierwszy przelot, zawróci i obie galaktyki ponownie się połączą. Spowoduje to ponowną kompresję obłoków molekularnych, wyzwalając kolejną rundę formowania się gwiazd i supernowych. Wytworzone przez to wiatry zdmuchną większość pozostałego gazu i pyłu.

W Faza piąta, obie galaktyki zostaną ostatecznie połączone i utworzą jedną galaktykę eliptyczną (często nazywaną „Milkomedą”). Wszelkie dowody na to, że Droga Mleczna i Andromeda istniały kiedyś jako oddzielne galaktyki, znikną.

Rozmieszczenie gwiazd w Andromedzie i Drodze Mlecznej oznacza, że ​​prawdopodobieństwo jakichkolwiek bezpośrednich zderzeń między układami gwiezdnymi będzie znikome. Jednak proces łączenia nadal będzie powodował ogromne wstrząsy z powodu samych sił grawitacyjnych.

Zasadniczo, ilekroć gromady gwiazd lub galaktyki łączą się, wpływ grawitacji generuje ogromne siły pływowe. Spowoduje to również powstanie masywnych fal grawitacyjnych (GW), które falują w kosmosie i wstrząsają czasoprzestrzenią.

Co więcej, gdy łączą się szczególnie masywne galaktyki (co będzie miało miejsce w przypadku połączenia Andromedy i Drogi Mlecznej), dochodzi do wymiany znacznie więcej niż tylko gazu, pyłu i gwiazd. Jak astronomowie wiedzieli od lat 70. XX wieku, większość masywnych galaktyk ma w swoich centrach supermasywne czarne dziury (SMBH).

Kiedy więc łączą się masywne galaktyki, to samo dzieje się z czarnymi dziurami w ich rdzeniach. Tutaj również dwa masywne ciała będą mijać się nawzajem, okrążać się nawzajem przez pewien czas i ostatecznie połączą się, tworząc jeden SMBH.

Podobnie jak same galaktyki, do czasu ich ukończenia nie pozostanie żaden dowód, że kiedyś były rozdzielone.

Jak więc rzeczy „stają się nieuczciwe”?

W przypadku planet proces ten jest stosunkowo prosty. Krótko po narodzinach gwiazd i utworzeniu układu planet, w wyniku wszystkich oddziaływań grawitacyjnych mogą wystąpić wstrząsy. Te wstrząsy mogą nawet doprowadzić do wyrzucenia jednej lub więcej planet z układu gwiezdnego.

Ostatnie badania pokazują, że mogło to mieć miejsce w Układzie Słonecznym 4,5 miliarda lata temu, powodując zbuntowanie się niektórych naszych planet. Planety te stałyby się częścią miliardowej populacji, która krąży bezpośrednio po Drodze Mlecznej i nie jest związana z żadną konkretną gwiazdą.

Ale w niektórych przypadkach planety mogą zostać wyrzucone z układu gwiezdnego z wystarczającą siłą, aby przejść poza galaktykę. Dowody na istnienie takich planet zostały po raz pierwszy ujawnione w 2018 roku przez astrofizyków, którzy pośrednio zaobserwowali populację około 2000 planet między Drogą Mleczną a galaktyką 3,8 miliarda lat świetlnych z dala.

Jeśli chodzi o gwiazdy, proces, przez który stają się zbuntowane, jest nieco bardziej dramatyczny. W niektórych przypadkach siły pływowe wywołane połączeniem dwóch galaktyk (i SMBH w ich rdzeniach) będą wystarczające, aby pokonać przyciąganie grawitacyjne, które utrzymuje systemy gwiazd związane z ich galaktyką.

W rezultacie gwiazdy te zostaną wyrzucone z łączących się galaktyk i znajdą się w przestrzeni międzygalaktycznej. Astronom Jack Hills jako pierwszy wysunął teorię, że takie „zbuntowane gwiazdy” mogą istnieć w 1988 roku.

Od tego czasu astronomowie dokonali wielu odkryć, które wskazują, że fałszywe gwiazdy są w rzeczywistości dość powszechne. W niektórych przypadkach stwierdzono, że poruszają się z prędkością jednej dziesiątej do jednej trzeciej prędkości światła (0,1 do 0,33 do).

Dla porównania, światło porusza się ze stałą prędkością 299 792 458 m / s (1079 mln km / h; 670,6 miliona mil na godzinę). Obliczając to oznacza, że ​​te gwiazdy poruszały się z prędkością około 100 milionów km / h (67 milionów mil na godzinę) do 360 milionów km / h (223 milionów mil na godzinę).

Te niesamowicie szybko poruszające się gwiazdy otrzymały dla nich oznaczenie gwiazd hiperszybkich (HVS), z których pierwsza została zaobserwowana w 2005 roku przez astronomów z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA).

Podczas gdy galaktyczne fuzje są nieodpartym powodem, dla którego gwiazdy mogą się zbuntować i osiągać prędkości hiperprędkości, istnieją inne możliwe mechanizmy wyrzucania ciał niebieskich z ich odpowiednich galaktyk.

Na przykład astronomowie zauważyli, że Sagittarius A * (SMBH w centrum naszej galaktyki) ma gwiazdy, które krążą wokół niego regularnie (takie jak S2). Z powodu dużych sił grawitacyjnych S2 ma wysoce ekscentryczną orbitę i znacznie przyspiesza, gdy znajduje się najbliżej horyzontu zdarzeń Sag A *.

Na podstawie obliczeń przeprowadzonych przez Jacka Hillsa i nowszych badań astronomowie odkryli, że gdyby układ podwójny został wciągnięty przez grawitację SMBH, jeden towarzysz mógłby zostać schwytany, a drugi całkowicie wyrzucony z galaktyki.

W rzeczywistości to oryginalne obliczenia przeprowadzone przez Jacka Hillsa sugerowały, że są to czarne dziury 4 miliony razy masa naszego Słońca byłaby w stanie wytworzyć niezbędną do tego siłę. Nawiasem mówiąc, Sag A * szacuje się na około 4 i 4,5 miliarda Masy słoneczne.

Nowsze obserwacje wykazały, że czarne dziury o średniej masie (MMBH) - które mają masę kilkanaście razy większą od naszego Słońca - również mogą załatwić sprawę. W takich przypadkach gwiazdy mogły zostać wyrzucone w wyniku tego, że jedna gwiazda w parze podwójnej stałaby się supernową i wypchnęła drugą gwiazdę z galaktyki.

Ale tutaj sprawy stają się naprawdę interesujące. Według niektórych obserwacji i badań teoretycznych, niektóre naprawdę interesujące rzeczy są wyrzucane z naszej galaktyki (i nie tylko).

Planety, gwiazdy i czarne dziury!

Podsumowując, planety są stosunkowo często wyrzucane z galaktyk, a gwiazdy z hiperszybkością są również powszechne. Ale co z całymi systemami, w których gwiazdy i planety, które je orbitują, są wyrzucane z galaktyk?

Według naukowców z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) oraz Institute for Theory and Computation (ITC), jest całkowicie możliwe, że gwiazdy wyrzucone z naszej galaktyki mogłyby zabrać ze sobą swoje układy planetarne.

Oznacza to, że całe systemy gwiezdne mogą podróżować z jednej galaktyki do drugiej z częścią prędkości światła. Jeszcze bardziej intrygująca jest możliwość, że niektóre z tych planet mogą być zamieszkane, a gwiazdy, które orbitują, w końcu dotrą do innej galaktyki.

Pod tym względem gwiazdy z hiperszybkością mogą być jednym ze sposobów rozprzestrzeniania się życia we Wszechświecie. Co więcej, ci sami badacze wskazali, że we Wszechświecie mogą istnieć biliony tych gwiazd, które tylko czekają na badanie.

Jak wskazał profesor Abraham Loeb, jeden z autorów badań:

„Ciasno związane planety mogą dołączyć do gwiazd podczas jazdy. Najszybsze gwiazdy przemierzają wszechświat przez miliardy lat świetlnych, oferując ekscytującą kosmiczną podróż dla pozaziemskich cywilizacji. W przeszłości astronomowie rozważali możliwość przenoszenia życia między planetami w Układzie Słonecznym i być może poprzez naszą galaktykę Drogi Mlecznej. Ale ta nowo przewidziana populacja gwiazd może przenosić życie między galaktykami w całym wszechświecie ”.

Brzmi dziwnie, co? Cóż, robi się jeszcze bardziej dziwaczny! Następna możliwość jest tak głęboka, że ​​zasługuje na swoją własną linię:

Supermasywne czarne dziury!

Dobrze przeczytałeś. Według ostatnich badań, interakcje pływowe spowodowane zderzaniem się galaktyk mogą być tak intensywne, że nawet Supermasywne Czarne Dziury (SMBH) mogą zostać wyrzucone z galaktyk i stać się zbuntowane - tym samym będąc nieuczciwymi Supermasywnymi Czarnymi Dziurami (rSMBH).

W 2018 roku astronomowie z National Radio Astronomy Observatory (NRAO) wykryli coś, co uważali za rSMBH podróżujące z dala od swojej galaktyki. Korzystając z danych z obserwatorium rentgenowskiego Chandra NASA i innych teleskopów, zespół zauważył to w przestrzeni międzygalaktycznej około 3,9 miliarda lat świetlnych z ziemi.

Biorąc pod uwagę masę obiektu (160 milionów razy masa naszego Słońca), a także jego jasną sygnaturę rentgenowską, zespół ustalił, że musi to być SMBH lub podwójny SMBH. Wysunęli również teorię, że prawdopodobnie była to kiedyś część galaktyki eliptycznej.

Ponieważ obiekt ten był ponad 80 razy masywniejszy niż Sag A *, galaktyka, która go zawierała musiałaby być bardzo masywna. Co więcej, siła grawitacji odpowiedzialna za wyrzucenie go musiała być naprawdę ogromna!

Wszystko to dodaje wagi teorii, że obiekt został wyrzucony w wyniku połączenia dwóch szczególnie masywnych galaktyk. Można sobie tylko wyobrazić astronomiczne (bez kalambury) siły. A myśl o czymś tak masywnym i potężnym lecącym w kosmos ... bądźmy wdzięczni, że nie stoimy mu na drodze!

Pewnego dnia...

Co to wszystko oznacza dla eksploracji kosmosu? Cóż, pewnego dnia możemy być w stanie szczegółowo zbadać pozagalaktyczne gwiazdy i planety, w podobny sposób, w jaki spodziewamy się szczegółowo badać planety pozasłoneczne. Kto wie, co możemy znaleźć?

Ponadto możemy się kiedyś dowiedzieć, że znane nam życie (lub niezbędne składniki) pochodzi z zupełnie innej galaktyki. W rzeczywistości moglibyśmy mieć dalekich krewnych mieszkających w galaktyce odległej o miliardy lat świetlnych, którzy patrzą w górę na gwiazdy i zastanawiają się, czy poza ich światem istnieje inteligentne życie.

Jeśli chodzi o gwiazdy z hiperszybkością, które są tam teraz (i które zamieszkują planety je orbitujące), można sobie tylko wyobrazić, jak to musi wyglądać dla inteligentnych stworzeń wpatrujących się w nocne niebo. Zakładając, że prowadzili szczegółowe zapisy, zdaliby sobie sprawę, że niebo zmieniało się przez długi czas.

Na jednej półkuli gwiazdy wydawałyby się czerwonawe, ponieważ coraz bardziej oddalałyby się. Na drugim, gdy się zbliżali, wydawałyby się niebieskie (przesunięcie ku bluesowi). W końcu ludzie na jednej półkuli mieliby wyraźny widok na galaktykę, którą opuścili, podczas gdy ludzie na drugiej zdaliby sobie sprawę, że galaktyka na ich niebie powoli się powiększa.

I jak wyjaśnił profesor Loeb, jeśli jakieś odgałęzienie ludzkości wciąż ma około 4,5 miliarda lat, może skończyć podróż na planecie krążącej wokół gwiazdy hiperszybkiej:

„W przeszłości astronomowie rozważali możliwość przenoszenia życia między planetami w Układzie Słonecznym i być może przez naszą galaktykę Drogi Mlecznej. Ale ta nowo przewidziana populacja gwiazd może przenosić życie między galaktykami w całym wszechświecie. Nasi potomkowie mogą rozważać wejście na pokład pokrewnej układ planetarny, gdy Droga Mleczna połączy się z siostrzaną galaktyką Andromedą za kilka miliardów lat. "

Jeśli jest coś, czego nauczyło nas badanie Wszechświata, jest to napędzane przez naprawdę tytaniczne siły. Nie powinno więc dziwić, że czasami planety, gwiazdy, a nawet czarne dziury mogą być miotane jak kule bilardowe!

A jednak nie można powstrzymać się od zaskoczenia!

  • NASA - Messier 31 (Galaktyka Andromedy)
  • ESA - Gaia dostrzega gwiazdy latające między galaktykami
  • NASA - Hyperfast Star został wyrzucony z Drogi Mlecznej
  • NASA - Dlaczego niektóre galaktyczne fuzje prowadzą do zagłady?
  • CfA - Hypervelocity stars: Szybko przemieszczający się wygnańcy z Drogi Mlecznej
  • NASA - Hubble ujawnia gwiezdne fajerwerki towarzyszące kolizji galaktyk
  • MNRAS - „Zderzenie Drogi Mlecznej z Andromedą” T.J. Cox i Avi Loeb
  • Wszechświat dzisiaj - kiedy nasza galaktyka uderza w Andromedę, co się dzieje z naszym Słońcem?


Obejrzyj wideo: Zagrajmy w The Long Journey Home PL 03 Nasza Załoga Zginęła gameplay pl (Styczeń 2022).