In the Milky Way's Stars, a History of Violence | Περιοδικό Quanta

Αργά το βράδυ της 5ης Οκτωβρίου 1923, ο Έντουιν Χαμπλ κάθισε στο προσοφθάλμιο του τηλεσκοπίου Χούκερ στο Παρατηρητήριο του Όρους Γουίλσον, στην κορυφή των βουνών με θέα στη λεκάνη του Λος Άντζελες. Παρατηρούσε ένα αντικείμενο στον βόρειο ουρανό. Με γυμνό μάτι, ήταν ορατό σαν μια αχνή μουντζούρα. Αλλά μέσω ενός τηλεσκοπίου ακονίστηκε σε μια λαμπρή έλλειψη που ονομάζεται Νεφέλωμα της Ανδρομέδας. Για να διευθετήσει μια συζήτηση σχετικά με το μέγεθος του Γαλαξία - που τότε πιστευόταν ότι ήταν ολόκληρο το σύμπαν - το Hubble χρειαζόταν να καθορίσει την απόσταση της Ανδρομέδας από εμάς.

Στο οπτικό πεδίο του τηλεσκοπίου, η Ανδρομέδα ήταν ένας γίγαντας. Το Hubble κατέγραψε υπομονετικά αρκετές εκθέσεις που κάλυπταν πολλές γυάλινες φωτογραφικές πλάκες και τις πρώτες πρωινές ώρες της 6ης Οκτωβρίου, έκανε μια έκθεση διάρκειας 45 λεπτών σε ένα μικρό γυάλινο πιάτο και χάραξε το «N» όπου είδε τρία νέα αστέρια ή novas. Αλλά όταν συνέκρινε την εικόνα του με φωτογραφίες που τραβήχτηκαν από άλλους αστρονόμους, συνειδητοποίησε ότι ένα από τα νέα του nova ήταν στην πραγματικότητα ένα μεταβλητό αστέρι Κηφειδών - ένας τύπος αστεριού που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση αστρονομικών αποστάσεων.

Έγραψε ένα «Ν» και έγραψε «VAR!»

Το Hubble χρησιμοποίησε αυτό το παλλόμενο αστέρι για να υπολογίσει ότι η Ανδρομέδα βρισκόταν 1 εκατομμύριο έτη φωτός από τη Γη, μια απόσταση πολύ μεγαλύτερη από τη διάμετρο του Γαλαξία (ήταν ελαφρώς μακριά· η Ανδρομέδα απέχει περίπου 2.5 εκατομμύρια έτη φωτός). Και συνειδητοποίησε ότι η Ανδρομέδα δεν ήταν ένα απλό νεφέλωμα αλλά ένα ολόκληρο «νησιωτικό σύμπαν» — ένας γαλαξίας διαφορετικός από τον δικό μας.

Με τη διάσπαση του σύμπαντος σε έναν εγχώριο γαλαξία και ένα μεγαλύτερο σύμπαν, η μελέτη του πεπερασμένου σπιτιού μας - και πώς υπάρχει σε αυτό το σύμπαν - θα μπορούσε να ξεκινήσει σοβαρά. Τώρα, έναν αιώνα αργότερα, οι αστρονόμοι εξακολουθούν να κάνουν απροσδόκητες ανακαλύψεις για το μοναδικό κοσμικό νησί που θα κατοικήσουμε ποτέ. Μπορεί να είναι σε θέση να εξηγήσουν μερικά από τα χαρακτηριστικά του Γαλαξία, αναθεωρώντας πώς σχηματίστηκε και μεγάλωσε στο πρώιμο σύμπαν, εξετάζοντας το ανώμαλο σχήμα του και μελετώντας την ικανότητά του να σχηματίζει πλανήτες. Τα τελευταία αποτελέσματα, που συγκεντρώθηκαν τα τελευταία τέσσερα χρόνια, δίνουν τώρα μια εικόνα του σπιτιού μας ως ένα μοναδικό μέρος, σε μια μοναδική στιγμή.

Ήμασταν τυχεροί, φαίνεται, να ζούμε κοντά σε ένα ιδιαίτερα ήσυχο αστέρι στις ήρεμες παρυφές ενός μεσήλικα, παράξενα κεκλιμένου, χαλαρά σπειροειδούς γαλαξία που έχει μείνει σε μεγάλο βαθμό μόνος για το μεγαλύτερο μέρος της ύπαρξής του.

Το νησιώτικο σύμπαν μας

Από την επιφάνεια της Γης - αν βρίσκεστε κάπου πολύ σκοτεινό - μπορείτε να δείτε μόνο τη φωτεινή λωρίδα του γαλαξιακού δίσκου του Γαλαξία, στην άκρη. Αλλά ο γαλαξίας στον οποίο ζούμε είναι πολύ πιο περίπλοκος.

Μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα αναδεύεται στο κέντρο της, που περιβάλλεται από το «εξόγκωμα», έναν κόμπο αστεριών που περιέχει μερικούς από τους παλαιότερους αστρικούς κατοίκους του γαλαξία. Ακολουθεί ο «λεπτός δίσκος» - η δομή που μπορούμε να δούμε - όπου τα περισσότερα αστέρια του Γαλαξία, συμπεριλαμβανομένου του ήλιου, χωρίζονται σε τεράστιους σπειροειδείς βραχίονες. Ο λεπτός δίσκος περικλείεται σε έναν ευρύτερο «χοντρό δίσκο», ο οποίος περιέχει παλαιότερα αστέρια που είναι πιο απλωμένα. Τέλος, ένα κυρίως σφαιρικό φωτοστέφανο περιβάλλει αυτές τις δομές. αποτελείται κυρίως από σκοτεινή ύλη, αλλά περιέχει επίσης αστέρια και διάχυτο θερμό αέριο.

Για να φτιάξουν χάρτες αυτών των δομών, οι αστρονόμοι στρέφονται σε μεμονωμένα αστέρια. Η σύνθεση κάθε αστεριού καταγράφει τη γενέτειρά του, την ηλικία και τα γενέθλια συστατικά του, επομένως η μελέτη του αστρικού φωτός επιτρέπει μια μορφή γαλαξιακής χαρτογραφίας — καθώς και γενεαλογίας. Τοποθετώντας τα αστέρια στο χρόνο και τον τόπο, οι αστρονόμοι μπορούν να ανατρέξουν στην ιστορία και να συμπεράνουν πώς κατασκευάστηκε ο Γαλαξίας, κομμάτι-κομμάτι, σε δισεκατομμύρια χρόνια.

Η πρώτη σημαντική προσπάθεια μελέτης του σχηματισμού του αρχέγονου Γαλαξία ξεκίνησε τη δεκαετία του 1960, όταν οι Olin Eggen, Donald Lynden-Bell και Alan Sandage, ο οποίος ήταν πρώην μεταπτυχιακός φοιτητής του Edwin Hubble, υποστήριξαν ότι ο γαλαξίας κατέρρευσε από ένα περιστρεφόμενο σύννεφο αερίων. Για πολύ καιρό μετά από αυτό, οι αστρονόμοι πίστευαν ότι η πρώτη δομή που αναδύθηκε στον γαλαξία μας ήταν το φωτοστέφανο, ακολουθούμενο από έναν φωτεινό, πυκνό δίσκο αστεριών. Καθώς κυκλοφόρησαν πιο ισχυρά τηλεσκόπια, οι αστρονόμοι κατασκεύασαν ολοένα και πιο ακριβείς χάρτες και άρχισαν να βελτιώνουν τις ιδέες τους για το πώς συνήλθε ο γαλαξίας.

Όλα άλλαξαν το 2016, όταν τα πρώτα δεδομένα από τον δορυφόρο Gaia της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας επέστρεψαν στη Γη. Η Γαία μετρά με ακρίβεια τις διαδρομές εκατομμυρίων αστεριών σε όλο τον γαλαξία, επιτρέποντας στους αστρονόμους να μάθουν πού βρίσκονται αυτά τα αστέρια, πώς κινούνται στο διάστημα και πόσο γρήγορα πηγαίνουν. Με τη Γαία, οι αστρονόμοι μπορούσαν να ζωγραφίσουν μια πιο ευκρινή εικόνα του Γαλαξία - μια εικόνα που αποκάλυψε πολλές εκπλήξεις.

Το εξόγκωμα δεν είναι σφαιρικό αλλά έχει σχήμα φιστικιού και είναι μέρος μιας μεγαλύτερης ράβδου που εκτείνεται στο μέσο του γαλαξία μας. Ο ίδιος ο γαλαξίας είναι παραμορφωμένος σαν το χείλος ενός καουμπόικου καπέλου. Ο παχύς δίσκος είναι επίσης φουσκωμένος, μεγαλώνει παχύτερος προς τις άκρες του και μπορεί να έχει σχηματιστεί πριν από το φωτοστέφανο. Οι αστρονόμοι δεν είναι καν σίγουροι πόσους σπειροειδείς βραχίονες έχει πραγματικά ο γαλαξίας.

Ο χάρτης του νησιωτικού μας σύμπαντος δεν είναι τόσο προσεγμένος όσο φαινόταν κάποτε. Ούτε τόσο ήρεμη.

«Αν κοιτάξετε μια παραδοσιακή εικόνα του Γαλαξία, θα έχετε αυτό το ωραίο σφαιρικό φωτοστέφανο και έναν ωραίο δίσκο με κανονική εμφάνιση, και όλα είναι κάπως σταθερά και ακίνητα. Αλλά αυτό που γνωρίζουμε τώρα είναι ότι αυτός ο γαλαξίας βρίσκεται σε κατάσταση ανισορροπίας», είπε Τσάρλι Κονρόι, αστρονόμος στο Κέντρο Αστροφυσικής Harvard-Smithsonian. «Αυτή η εικόνα του ότι είναι απλό και καλά τακτοποιημένο έχει πραγματικά πεταχτεί έξω τα τελευταία δύο χρόνια».

Ένας νέος χάρτης του Γαλαξία

Τρία χρόνια αφότου ο Edwin Hubble συνειδητοποίησε ότι η Ανδρομέδα ήταν ένας γαλαξίας από μόνος του, αυτός και άλλοι αστρονόμοι ήταν απασχολημένοι με την απεικόνιση και την ταξινόμηση εκατοντάδων νησιωτικών συμπάντων. Αυτοί οι γαλαξίες φαινόταν να υπάρχουν σε μερικά επικρατούντα σχήματα και μεγέθη, έτσι το Hubble ανέπτυξε ένα βασικό σχήμα ταξινόμησης γνωστό ως διάγραμμα συντονισμού: Χωρίζει τους γαλαξίες σε δύο κατηγορίες, τους ελλειπτικούς και τους σπειροειδείς.

Οι αστρονόμοι εξακολουθούν να χρησιμοποιούν αυτό το σχήμα για να κατηγοριοποιήσουν τους γαλαξίες, συμπεριλαμβανομένου του δικού μας. Προς το παρόν, ο Γαλαξίας είναι μια σπείρα, με βραχίονες που είναι τα κύρια φυτώρια για αστέρια (και επομένως πλανήτες). Για μισό αιώνα, οι αστρονόμοι πίστευαν ότι υπήρχαν τέσσερις κύριοι βραχίονες - οι βραχίονες του Τοξότη, του Ωρίωνα, του Περσέα και του Κύκνου (ζούμε σε ένα μικρότερο παρακλάδι, που χωρίς φαντασία ονομάζεται Τοπικός βραχίονας). Αλλά οι νέες μετρήσεις υπεργιγάντων αστεριών και άλλων αντικειμένων σχεδιάζουν μια διαφορετική εικόνα, και οι αστρονόμοι δεν συμφωνούν πλέον για τον αριθμό των βραχιόνων ή το μέγεθός τους, ή ακόμη και αν ο γαλαξίας μας είναι μια περίεργη μπάλα ανάμεσα στα νησιά.

"Παράξενα, σχεδόν κανένας εξωτερικός γαλαξίας δεν παρουσιάζει τέσσερις σπείρες που εκτείνονται από τα κέντρα τους προς τις εξωτερικές τους περιοχές." Xu Ye, ένας αστρονόμος του Παρατηρητηρίου Purple Mountain της Κίνας, είπε σε ένα email.

Για να εντοπίσουν τους σπειροειδείς βραχίονες του Milky Way, ο Ye και οι συνεργάτες του χρησιμοποίησαν τη Gaia και επίγεια ραδιοτηλεσκόπια για να αναζητήσουν νεαρά αστέρια. Βρήκαν ότι, όπως και άλλοι σπειροειδείς γαλαξίες, ο Γαλαξίας έχει μόνο δύο κύριους βραχίονες, τον Περσέα και τη Νόρμα. Αρκετοί μακριές, ακανόνιστες βραχίονες περιστρέφονται επίσης γύρω από τον πυρήνα του, συμπεριλαμβανομένων των βραχιόνων Κένταυρος, Τοξότης, Καρίνα, Εξωτερικός και Τοπικός. Φαίνεται ότι, τουλάχιστον σε σχήμα, ο Γαλαξίας μπορεί να μοιάζει περισσότερο με μακρινά κοσμικά νησιά από ό,τι νόμιζαν οι αστρονόμοι.

«Η μελέτη του σπειροειδούς Γαλαξία μπορεί να αποκαλύψει εάν είναι μοναδικός μεταξύ των δισεκατομμυρίων γαλαξιών στο παρατηρήσιμο σύμπαν», έγραψε ο Ye.

Κοσμικές Ακτές

Η μελέτη του Hubble για την Ανδρομέδα και το μεταβλητό αστέρι της προήλθε από τον άγριο ανταγωνισμό του με έναν άλλο διάσημο αστρονόμο στο όρος Wilson, τον Harlow Shapley. Η αστρονόμος του Χάρβαρντ Henrietta Swan Leavitt πρωτοστάτησε στη χρήση των μεταβλητών αστεριών των Κηφείδων για τη μέτρηση αποστάσεων και χρησιμοποιώντας τη μέθοδό της, η Shapley είχε υπολογίσει ότι ο Γαλαξίας ήταν 300,000 έτη φωτός - ένας εκπληκτικός ισχυρισμός το 1919, όταν οι περισσότεροι αστρονόμοι πίστευαν ότι ο ήλιος ήταν στο κέντρο του γαλαξία, και ότι ολόκληρος ο γαλαξίας εκτείνεται σε 3,000 έτη φωτός. Ο Shapley επέμεινε λοιπόν ότι άλλα «σπειροειδή νεφελώματα» πρέπει να είναι νέφη αερίου και όχι ξεχωριστοί γαλαξίες, γιατί τα μεγέθη τους θα σήμαιναν ότι ήταν ασύλληπτα μακριά.

Το Hubble με τη σειρά του έγραψε τις μετρήσεις μεταβλητών αστεριών του και έπεισε τους πάντες ότι η Ανδρομέδα ήταν πράγματι ένας ξεχωριστός γαλαξίας. "Εδώ είναι το γράμμα που κατέστρεψε το σύμπαν μου", φέρεται να είπε ο Shapley αφού είδε τα δεδομένα του Hubble.

Όσον αφορά τις αστρονομικές αποστάσεις, ωστόσο, ο Shapley μπορεί να μην ήταν τόσο μακριά. Στον αιώνα που μεσολάβησε, οι αστρονόμοι υπολόγισαν ότι η διόγκωση του Γαλαξία είναι περίπου 12,000 έτη φωτός, ότι ο δίσκος εκτείνεται σε 120,000 έτη φωτός και ότι το φωτοστέφανο της σκοτεινής ύλης και των αρχαίων αστρικών σμηνών εκτείνεται σε εκατοντάδες χιλιάδες έτη φωτός σε κάθε κατεύθυνση.

Μια πρόσφατη παρατήρηση ανακάλυψε ότι μερικά αστέρια φωτοστέφανου είναι διασκορπισμένα μέχρι και 1 εκατομμύριο έτη φωτός μακριά - στα μισά του δρόμου προς την Ανδρομέδα - κάτι που υποδηλώνει ότι το φωτοστέφανο, και επομένως ο γαλαξίας, δεν είναι ένα νησιωτικό σύμπαν από μόνο του.

Αστρονόμοι με επικεφαλής Τζέσι Χαν, ένας μεταπτυχιακός φοιτητής στο Κέντρο Αστροφυσικής του Χάρβαρντ-Σμιθσόνιαν, πρόσφατα προσδιόρισε ότι το αστρικό φωτοστέφανο δεν είναι σφαιρικό, όπως εικαζόταν εδώ και καιρό, αλλά έχει σχήμα μπάλας. Στη δουλειά δημοσιεύθηκε στις 14 Σεπτεμβρίου, ο Han και η ομάδα του έδειξαν επίσης ότι το φωτοστέφανο της σκοτεινής ύλης μπορεί να έχει κλίση κατά περίπου 25 μοίρες, με αποτέλεσμα ολόκληρος ο γαλαξίας να φαίνεται στρεβλός.

Και ενώ αυτό μπορεί να φαίνεται αρκετά περίεργο, η ίδια η κλίση μπορεί να είναι απόδειξη του βίαιου παρελθόντος του Γαλαξία.

Μια διαταραχή στον γαλαξία

Αιώνες πριν το Hubble καθίσει στο προσοφθάλμιο, αιώνες πριν γεννηθεί ο ήλιος, πολύ πριν υπάρξει ο Γαλαξίας, η Μεγάλη Έκρηξη διέλυσε όλη την ύλη και τη διασκόρπισε αδιακρίτως σε όλο το νεογέννητο σύμπαν. Οι πρώτοι γαλαξίες σχηματίστηκαν τελικά από κομμάτια τυχαίων υπολειμμάτων, ξεκινώντας μια ακολουθία 13 δισεκατομμυρίων ετών που οδήγησε σε εμάς. Οι αστρονόμοι συζητούν τις περιπλοκές του τρόπου με τον οποίο εκτυλίχθηκαν αυτά τα γεγονότα, αλλά γνωρίζουν ότι ο γαλαξίας που κατοικούμε τώρα αναπτύχθηκε μέσα από μια περίπλοκη διαδικασία που περιλάμβανε συγχωνεύσεις και εξαγορές.

Σε όλο το σύμπαν, οι γαλαξίες συγκρούονται και συνδυάζονται σε αφάνταστα τεράστιες καταστροφές. Το τηλεσκόπιο που ονομάστηκε για τον Έντουιν Χαμπλ καταγράφει αυτές τις κοσμικές στοιβάδες όλη την ώρα. Και παρόλο που είναι σχετικά ήρεμος σήμερα, ο Γαλαξίας δεν αποτελεί εξαίρεση: Κοσκινίζοντας τα αρχαιολογικά αρχεία που τηρούν τα αστέρια, τα ρεύματα αερίων, τα λεγόμενα σφαιρικά σμήνη χιλιάδων έως εκατομμυρίων αστέρων, ακόμη και οι σκιές των καταβροχθισμένων νάνων γαλαξιών, Οι επιστήμονες μαθαίνουν περισσότερα για το πώς εξελίχθηκε ο Γαλαξίας.

Οι πρώτες ενδείξεις βίας ήρθαν όταν οι αστρονόμοι κοιτάζοντας μέσα από το ιστορικό τηλεσκόπιο 200 ιντσών στο Παρατηρητήριο Palomar (το οποίο το Hubble ήταν το πρώτο που χρησιμοποίησε) βρήκαν στοιχεία το 1992 ότι ο Γαλαξίας διέλυε μερικά από τα σφαιρικά σμήνη στο φωτοστέφανό του. Το Sloan Digital Sky Survey επιβεβαίωσε ότι η παρατήρηση και τα ραδιοτηλεσκόπια αργότερα διαπίστωσαν ότι ο γαλαξίας εισπνέει επίσης ροές κοντινού αερίου.

Μέχρι τα μέσα του 2018, οι αστρονόμοι υπολόγισαν ότι ο Γαλαξίας είχε συγχωνευθεί με μερικούς μικρούς γαλαξίες κατά τη διάρκεια της ζωής του, αλλά ότι τα περισσότερα από αυτά ήταν δευτερεύοντα γεγονότα. Η μεγαλύτερη πρόσφατη συγχώνευση, πριν από 10 δισεκατομμύρια χρόνια, θεωρήθηκε ότι περιλαμβάνει τον Ελλειπτικό Γαλαξία του Νάνου Τοξότη, ο οποίος δώρισε ρεύματα αερίου και ομάδες αστεριών στο αστρικό φωτοστέφανο του Γαλαξία. Αλλά οι αστρονόμοι δεν κατάλαβαν πλήρως αυτά τα αντικείμενα μέχρι που ο δορυφόρος Gaia δημοσίευσε το δεύτερο σύνολο δεδομένων του το 2018.

Καθώς οι αστρονόμοι εξέταζαν τις λεπτομερείς κινήσεις και θέσεις περίπου ενός δισεκατομμυρίου αστεριών, εμφανίστηκαν σημάδια μεγάλης διαταραχής στον γαλαξία - είδαν γαλαξιακά συντρίμμια στο φωτοστέφανο. Εκεί, μερικά αστέρια περιφέρονται σε ακραίες γωνίες και έχουν διαφορετική σύνθεση από άλλα, υποδηλώνοντας ότι προήλθαν από κάπου αλλού.

Οι αστρονόμοι έλαβαν αυτά τα περίεργα αστέρια ως απόδειξη μιας τιτάνιας σύγκρουσης μεταξύ του Γαλαξία μας και ενός άλλου γαλαξία. Η συγχώνευση, η οποία πιθανότατα συνέβη μεταξύ 8 και 11 δισεκατομμυρίων ετών, θα είχε διαταράξει καταστροφικά τον νεαρό Γαλαξία, θα είχε καταστρέψει τον άλλο γαλαξία σε κομμάτια και θα πυροδότησε μια καταιγίδα νέου σχηματισμού άστρων.

Τα υπολείμματα του γαλαξία που συγκρούονται ονομάζονται τώρα Gaia-Sausage-Enceladus, αποτέλεσμα δύο ομάδων που ανακάλυψαν ανεξάρτητα τα υπολείμματα της συγχώνευσης. Μια ομάδα το ονόμασε από την ελληνική θεότητα Γαία, την αρχέγονη μητέρα της Γης και όλης της ζωής, και τον γιο της Εγκέλαδο. Ο άλλος παρατήρησε ότι τα υπολείμματα έμοιαζαν με λουκάνικο. (Μερικοί αστρονόμοι διαμάχη ότι ο εισερχόμενος γαλαξίας ήταν ο μόνος που εμπλέκεται, υποδηλώνοντας αντ' αυτού ότι πολλές μικρότερες συγκρούσεις για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα θα μπορούσαν να είχαν ως αποτέλεσμα τις δομές που βλέπουμε τώρα.)

Η συγχώνευση άλλαξε τα πάντα: την πορεία του φωτοστέφανου του Milky Way, την εσωτερική διόγκωση και τον ισοπεδωμένο δίσκο.

Τώρα, οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν διάφορα εργαλεία για να κατανοήσουν το χρονοδιάγραμμα της συσσώρευσης Gaia-Sausage-Enceladus και πώς μεγάλωσε το βρέφος Milky Way ως αποτέλεσμα.

Τον Μάρτιο του 2022, Maosheng Xiang και Χανς-Βάλτερ Ριξ του Ινστιτούτου Αστρονομίας Max Planck ξεκίνησε ορίζοντας τον Milky Way 1.0, τον πρωτογαλαξία που υπήρχε πριν από οποιαδήποτε συγχώνευση. Το έκαναν αυτό χρησιμοποιώντας αρχαία υπογίγαντες αστέρες που είναι μικρότερα από τον ήλιο και που έχουν εξαντλήσει το καύσιμο υδρογόνου τους και τώρα γίνονται πρησμένα. Η φωτεινότητα ενός υπογίγαντα αστέρα αντιστοιχεί στην ηλικία του και το φως του χρησιμεύει ως δακτυλικό αποτύπωμα του υλικού γέννησής του. Όταν ο Xiang και ο Rix χρησιμοποίησαν αυτές τις ενδείξεις για να συμπεράνουν τις ιστορίες μετανάστευσης ενός τέταρτου εκατομμυρίου υπογιγάντων αστεριών, διαπίστωσαν ότι ο παχύς δίσκος σχηματίστηκε νωρίτερα από ό,τι αναμενόταν στις θεωρίες σχηματισμού γαλαξιών - πριν από 13 δισεκατομμύρια χρόνια, μόλις ένα μάτι μετά το Big Bang .

Δημοφιλείς κοσμολογικές θεωρίες προτείνουν ότι θα έπρεπε να είχε πάρει περισσότερος χρόνος για να σχηματιστούν τέτοιες μεγάλες, καλά καθορισμένες δομές μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Κι όμως αυτοί συνεχίστε να μεγαλώνετε στις παρατηρήσεις του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb για μακρινούς γαλαξίες, είπε Rosemary Wyse, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο Johns Hopkins.

«Μπορείτε να συνδυάσετε το πώς νομίζουμε ότι σχηματίστηκε ο γαλαξίας μας με αυτό που βλέπει το JWST. Μπορούμε να έχουμε μια συνεκτική εικόνα για το πώς σχηματίστηκε ένας γαλαξίας; Είναι τυπικός ο γαλαξίας μας;» είπε.

Ο χοντρός δίσκος μπορεί να υπήρχε πριν από την κύρια συγχώνευση, αλλά ο λεπτός δίσκος συνέπεσε με την άφιξη των Gaia-Sausage-Enceladus, Xiang και Rix που βρέθηκαν. Αυτή η διαδικασία συναρμολόγησης με δύο σκέλη, η οποία παράγει διακριτούς αστρικούς δίσκους, μπορεί να είναι κοινή και θα μπορούσε να είναι κρίσιμη για το σχηματισμό αστέρων που σπινθηρίζουν. Τα ποσοστά γεννήσεων μειώνονται από εκείνη τη φρενίτιδα, αλλά ο Γαλαξίας εξακολουθεί να βγάζει περίπου 10 με 20 νέα αστέρια το χρόνο.

Γιούξι (Λούσι) Λου, που μόλις μετακόμισε από το Πανεπιστήμιο Κολούμπια στο Αμερικανικό Μουσείο Φυσικής Ιστορίας, ήθελε να κατανοήσει την ιστορία του γαλαξιακού δίσκου και πώς έχει αλλάξει με την πάροδο του χρόνου. Για να το κάνει αυτό, μελέτησε πώς οι χημικές αλλαγές κατά τη διάρκεια της ζωής των αστεριών θα μπορούσαν να βοηθήσουν στον εντοπισμό των τοποθεσιών γέννησής τους. Εστίασε σε παρόμοια φουσκωμένα, υπογίγαντα αστέρια και σε νέα, αδημοσίευτη δουλειά, διαπίστωσε ότι οι πλούσιοι σε μέταλλα υπογίγαντες - αυτοί με πληθώρα στοιχείων βαρύτερων από το ήλιο - άρχισαν να αναπτύσσονται σοβαρά γύρω από την εποχή της συγχώνευσης Gaia-Sausage-Enceladus. πριν από 11 και 8 δισεκατομμύρια χρόνια.

Τα στοιχεία για το Gaia-Sausage-Enceladus συνεχίζουν να συσσωρεύονται. Αλλά αυτό που οι αστρονόμοι ακόμα δεν καταλαβαίνουν είναι γιατί τα πράγματα ήταν ήρεμα από τότε. Η χημική ιστορία και η δομική ιστορία του Milky Way φαίνονται άτυπες, είπε ο Lu.

Η Ανδρομέδα, για παράδειγμα, έχει πολύ πιο βίαιη ιστορία από τον Γαλαξία. Θα ήταν περίεργο ο γαλαξίας μας να μείνει μόνος τόσο πολύ, λαμβάνοντας υπόψη τις ιστορίες άλλων γαλαξιών και το κυρίαρχο κοσμολογικό μοντέλο που λέει ότι οι γαλαξίες αναπτύσσονται συντριβές μεταξύ τους, είπε ο Wyse. «Η ιστορία της συγχώνευσης είναι ασυνήθιστη και η ιστορία της συναρμολόγησης. Το αν είμαστε πραγματικά ασυνήθιστοι στο σύμπαν… Θα έλεγα ότι παραμένει ένα ανοιχτό ερώτημα», είπε.

Γέννηση ενός νέου νησιού

Ακόμη και καθώς οι αστρονόμοι συνδυάζουν το παρελθόν του γαλαξία, άλλοι μελετούν πώς οι γειτονιές του γαλαξία μπορεί να είναι τόσο διαφορετικές μεταξύ τους όσο οι πόλεις και τα προάστια - μια πιθανότητα που εγείρει το ερώτημα πώς οι πλανήτες (και ίσως η ζωή) κατανέμονται σε όλο τον γαλαξία.

Εδώ, γύρω από ένα συγκεκριμένο αστέρι στον τοπικό βραχίονα, σχηματίστηκαν οκτώ πλανήτες γύρω από τον ήλιο - τέσσερις βραχώδεις και τέσσερις αέριοι. Αλλά τα άλλα όπλα μπορεί να είναι διαφορετικά. Αυτά τα περιβάλλοντα μπορεί να παράγουν διαφορετικούς πληθυσμούς άστρων και πλανητών με τον ίδιο τρόπο που εξελίσσεται η εξειδικευμένη χλωρίδα και πανίδα σε ηπείρους με ξεχωριστές βιόσφαιρες.

«Ίσως η ζωή μπορεί να προκύψει μόνο σε έναν πραγματικά ήσυχο γαλαξία. Ίσως η ζωή μπορεί να γεννηθεί μόνο γύρω από ένα πραγματικά ήσυχο αστέρι», είπε Τζέσι Κρίστιανσεν, ένας αστρονόμος στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια που μελετά τις γαλαξιακές συνθήκες και τις επιπτώσεις τους στη δημιουργία πλανητών. «Είναι τόσο δύσκολο με αυτό το στατιστικό δείγμα του ενός. οτιδήποτε [για τον γαλαξία μας] μπορεί να είναι σημαντικό ή τίποτα δεν μπορεί να είναι σημαντικό».

Έναν αιώνα αφότου ο Έντουιν Χαμπλ έγραψε το «VAR!» σε μια γυάλινη πλάκα, το πλήθος των γαλαξιών που επιλύονται στο οπτικό πεδίο του JWST αλλάζει αυτά που γνωρίζουμε για τον Κόσμο και τη θέση μας σε αυτόν. Ακριβώς όπως μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον Γαλαξία ως αστροφυσικό παρατηρητήριο για να κατανοήσουμε το ευρύτερο σύμπαν, μπορούμε επίσης να χρησιμοποιήσουμε το ευρύτερο σύμπαν και τα δισεκατομμύρια γαλαξίες του για να κατανοήσουμε το σπίτι μας και πώς ήμασταν.

Οι αστρονόμοι συνεχίζουν να παίρνουν μια σελίδα από το βιβλίο παιχνιδιού του Hubble και να εξετάζουν εξονυχιστικά την Ανδρομέδα, την αμυδρή έλλειψη στον βόρειο ουρανό. Καθώς η Γαία έχει κάνει πιο κοντά στο σπίτι, το Φασματοσκοπικό Όργανο Σκοτεινής Ενέργειας στο Εθνικό Αστεροσκοπείο Kitt Peak θα μετρήσει μεμονωμένα αστέρια στην Ανδρομέδα και θα εξετάσει εξονυχιστικά τις κινήσεις, τις ηλικίες και τις χημικές τους αφθονίες. Ο Wyse σχεδιάζει επίσης να μελετήσει μεμονωμένα αστέρια στον διπλανό γαλαξία, χρησιμοποιώντας το τηλεσκόπιο Subaru στο Mauna Kea.

Κάτι τέτοιο θα προσφέρει μια νέα άποψη του παρελθόντος της Ανδρομέδας και μια νέα σύγκριση για τον δικό μας γαλαξία. Θα προσφέρει επίσης μια αμυδρή ματιά στο πολύ μακρινό μέλλον. Ο γαλαξίας μας τελικά θα καταστρέψει δύο μικρούς κοντινούς γαλαξίες, τα Μεγάλα και τα Μικρά Νέφη του Μαγγελάνου, που ουρλιάζουν στο διάστημα προς την κατεύθυνση μας. Ο γαλαξίας μας έχει ήδη αρχίσει να τα χωνεύει.

«Αν τα παρατηρούσαμε όλα αυτά σε ένα δισεκατομμύριο χρόνια από τώρα, θα φαινόταν πολύ πιο ακατάστατο», είπε ο Conroy. «Τυχαίνει να βρισκόμαστε σε μια εποχή που τα πράγματα είναι σχετικά ήσυχα».

Στη συνέχεια, θα έρθει και η Ανδρομέδα μαζί μας. Ο γαλαξίας που εκτείνεται στις γυάλινες πλάκες του Έντουιν Χαμπλ δεν θα είναι πλέον ένα νησιωτικό σύμπαν. Η Ανδρομέδα και ο Γαλαξίας θα στροβιλίζονται το ένα προς το άλλο, με τα αστρικά φωτοστέφανα τους να στροβιλίζονται μαζί. Με τις χρονικές κλίμακες που αψηφούν την κατανόηση, οι δίσκοι θα συνδυαστούν επίσης, θερμαίνοντας κρύο αέριο και προκαλώντας συμπύκνωση και ανάφλεξη νέων άστρων. Στις άκρες όποιας δομής χτιστεί στη συνέχεια, νέοι ήλιοι θα αναδυθούν και μαζί τους νέοι πλανήτες. Αλλά προς το παρόν, όλα είναι ήσυχα, εδώ στον τοπικό βραχίονα του μοναδικού γαλαξία που θα γνωρίσουμε ποτέ.