Tähtitiede

Mitä tapahtuu galakseille, kun ne kuolevat?

Mitä tapahtuu galakseille, kun ne kuolevat?

Tähdet räjähtävät kuollessaan ja räjähtävät raskaita elementtejä avaruuteen. Tekevätkö galaksit samaa asiaa?


Olisi hyödyllistä määritellä, mikä on "kuollut" galaksi. Todennäköisesti yksinkertaisin menetelmä olisi galaksi, joka ei enää tuota uusia tähtiä. Voisimme myös harkita galaksia, joka ei enää tuota merkittävää valoa visuaalisessa spektrissä, tai kenties EMR: ää koko spektrissä.

Yleensä elävien ja kuolleiden välillä ei todennäköisesti ole vakaata linjaa eikä läheskään yhtä dramaattista kuin suuremmat tähdet. Samankaltainen kuin leirin palamisen katselu polttaa itsensä. Tähtien muodostuminen on suurelta osin riippuvainen käytettävissä olevista kaasuista, mutta kun yhä useampi tähti sulattaa nämä kaasut raskaammiksi elementeiksi, tähtien muodostumiseen on vähemmän kaasua. Keskikokoisen galaksisi tapauksessa tämä johtaa lopulta polttoaineen loppumiseen. Lopulta galaksi himmenee ja pimenee, prosessin, jonka oletetaan alkavan galaksin keskellä, missä tähtien muodostuminen on voimakkainta Hubble-kuviin perustuvien tutkimusten perusteella. (Tacchella et ai.) Aineen pitäisi (enimmäkseen) olla edelleen siellä ja kiertää edelleen (oletetun) SMBH: n ympärillä, mutta ilman fuusiosta tulevaa energiaa, se tulee olemaan pimeä, kylmä ja karu paikka. Kuulostaa kuolleelta minulle.

On joitain monimutkaisia ​​tekijöitä. Uskotaan, että kohtaamiset läheisten galaksien kanssa voivat vaikuttaa käytettävissä oleviin kaasuihin. Suuremman galaksin painovoima voisi mahdollisesti poistaa kaasut pienemmästä, mikä on kohtalokas isku pienemmälle galaksille. Onneksi se ei kärsi paljon, koska kuolema tulee (suhteellisen) nopeasti. Luonnossa julkaistussa tutkimuksessa tätä prosessia on pidetty kuristimena vuotta kuukaudet päiviä sitten. (Ping et ai.) Huomaa, että kuten tutkimus osoittaa, kuoleman menetelmät ovat ehdotettuja ratkaisuja - ei lopullista ymmärrystä tarkoista prosesseista, jotka johtavat galaksin kuolemaan.


S. Tacchella, CM Carollo, A. Renzini, NM Förster Schreiber, P. Lang, S. Wuyts, G. Cresci, A. Dekel, R. Genzel, SJ Lilly, C. Mancini, S. Newman, M. Onodera, A. Shapley, L. Tacconi, J. Woo ja G. Zamorani. Todisteet kypsistä pullistumista ja 3 miljardin vuoden iskujen jälkeinen sammutusvaihe Tiede 17. huhtikuuta 2015: 348 (6232), 314-317. [DOI: 10.1126 / tiede.1261094]

Y. Peng, R. Maiolino ja R. Cochrane. Kuristuminen ensisijaisena mekanismina tähtien muodostumisen lopettamiseksi galakseissa Luonto 521, 192-195 14. toukokuuta 2015 [DOI: 10.1038 / nature14439]

Andrea Cattaneo. Astrofysiikka: Punaisen galaksin hidas kuolema Luonto 521, 164-165 14. toukokuuta 2015 [DOI: 10.1038 / 521164a]


Mistä tahansa käytännön aikataulu (ts. 100 miljardia vuotta) galaksin ei voida sanoa kuolleen. suurin osa Tähän galaksissa koskaan muodostuneista tähdistä on edelleen "elossa", mutta ne ovat himmeitä, pienimassaisia ​​tähtiä. Jotkut näistä pienimassaisista tähdistä ovat kuitenkin saavuttaneet pääjaksonsa loppuosan, ja jos massa on suurempi kuin $ sim 0.4M _ { odot} $, se käy läpi valoisan ja hyvin näkyvän punaisen jättiläisvaiheen.

Mitch Goshornin määritelmä tähtien muodostumisen lopettamisesta on kohtuullinen, vaikka siinä määritelmässä monet nykyään havaitsemistamme kaasuhuonoista elliptisistä galakseista olisivat "kuolleet". Syy siihen, että galaksit "loppuvat" kaasusta, johtuu siitä, että tuulet ja supernovat saattavat puhaltaa korkeamman massan tähtien aiheuttamat; se voidaan poistaa niistä vuorovesi-vuorovaikutuksessa muiden galaksien kanssa tai pitkällä aikavälillä se johtuu siitä, että tähtien muodostumisprosessi tuottaa enimmäkseen tähtiä, joiden massa on aurinkoa tai pienempi. Tällaiset tähdet voivat muodostuessaan lukita materiaalin ja estää sen kierrätyksen. Näiden tähtien elinaika kasvaa nopeasti vähenee tähti massa - saavuttaa 100 miljardia vuotta 0,4 aurinkomassatähdelle, joka on edelleen hieman massiivisempi kuin keskimääräinen tähti. Joten galaksin tähtien massaspektrin tulisi kallistua kohti pienempiä massaa vanhetessaan.

Vaikka nämä pienimassaiset tähdet saavuttavat elämänsä loppupuolen, he palauttavat vain noin puolet kaasustaan ​​galaksiin, loput ovat loukussa viileässä valkoisessa kääpiössä. Joten uusien tähtien muodostuminen loppuu vähitellen, kun palautetun kaasun määrä vähenee ja laskee.

Huomaa, että se tosiasia, että kaasu on aiemmin ollut tähden sisällä, ei estä uusien tähtien muodostumista. Palautettu kaasu koostuu pääosin käyttämättömästä vedystä. Kysymys on vain siitä, kuinka paljon kyseistä kaasua on ja voidaanko se väkevöidä riittävästi uusien tähtien muodostamiseksi.


Galaksit eivät ole oikeastaan ​​eläviä esineitä, joten vaikka ne eivät voi kuolla, ne voivat itse asiassa muuttua. Yötaivaalla näkemämme galaksit ovat olleet olemassa miljardeja vuosia ja pysyneet muuttumattomina miljoonien vuosien ajan.

Kuitenkin ne kehittyvät ja niitä voi häiritä myös muiden galaksien painovoima. Itse asiassa oma Linnunradamme on törmäyksessä naapureidemme, Andromedan galaksin, kanssa. Muutaman miljardin vuoden kuluttua ohitamme tarpeeksi lähellä, että molemmat galaksit muuttuvat muodonmuutoksiksi ja sulautuvat lopulta. Tässä vaiheessa valtava määrä tähtien muodostumista potkaistaan ​​ja tuloksena oleva galaksi on suuri elliptinen möykky eikä hienojen levyjen kaltaiset rakenteet, jotka voimme tällä hetkellä nähdä.