Zvaigžņu dzimšana mūsu galaktikā notika izcili

By | jūnijs 1, 2022

Mūsu spirālveida Piena Ceļa galaktika ir miglaina gaismas josla, ja tā redzama Zemes skaidrajās, tumšajās nakts debesīs. Šo kvēlojošo miglainas gaismas joslu, kas stiepjas no horizonta līdz horizontam, veido daudzas ugunīgas zvaigznes, kuras nevar redzēt atsevišķi ar neapbruņotu aci. Mūsu 4,56 miljardus gadu vecā Saule ir viena no miljardiem citu spožu zvaigžņu, kas dejo savu fantastisko, priecīgo deju šajā lielajā Galaktikā, kas ir mūsu mājas. Mūsu zvaigzne atrodas mūsu Piena Ceļa tālākajā priekšpilsētā, vienā no tās virpuļojošajām spirālveida atzariem. Taču senā zvaigžņu dzimšanas vēsture, kas notika dziļi mūsu Galaktikas sirdī, ir palikusi ilgstošs noslēpums. 2019. gada decembrī astronomi plkst Maksa Planka institūta ģenerālis Vācijā publicēja savus atklājumus, liekot domāt, ka ir notikuši divi intensīvi darbības uzliesmojumi, kuru rezultātā mūsu Piena Ceļa centrā parādījās zvaigznes.

Jaunie novērojumi liecina, ka zvaigžņu dzimšana mūsu Galaktikas sirdī sasniedza aptuveni pirms astoņiem miljardiem gadu. Tomēr novērojumi arī liecina, ka notika otrā zvaigžņu dzimšanas kārta, kas notika apmēram pirms miljarda gadu. Daudzi astronomi iepriekš bija ierosinājuši, ka zvaigznes, kas apdzīvo mūsu Piena Ceļa salīdzinoši mazo centrālo disku, ir dzimušas nepārtraukti. Šis scenārijs iedvesmos jaunam teorētiskam darbam, kas izskaidro stieņa formas elementa izcelsmi un īpašības mūsu Galaxy diskā.

Saskaņā ar jaunajiem novērojumiem vairāk nekā 90% diska zvaigžņu veidojās pirmajā zvaigžņu dzimšanas kārtā vismaz pirms astoņiem miljardiem gadu. Tomēr otrā zvaigžņu dzimšanas kārta, kas bija atbildīga par aptuveni 5% diska zvaigžņu veidošanos, notika daudz vēlāk – salīdzinoši īsā laika posmā tikai pirms apmēram viena miljarda gadu. Starp abām intensīvas zvaigžņu dzimšanas epizodēm bija ilgs debesu miera un klusuma periods, kad gandrīz nedzima spilgtas jaunas zvaigznes.

Šajā pētījumā novērotās zvaigznes apdzīvo blīvu, diskveida mūsu galaktikas reģionu, ko sauc par kodoldisks. Šis disks ieskauj Piena Ceļa visdziļāko zvaigžņu kopu un tās centrālo, supermasīvo melno caurumu, kas tiek saukts par Strēlnieks A* (izrunā Strēlnieks-zvaigzne). Mūsu galaktikas centrālais melnais caurums ir relatīvi viegls — vismaz tik tālu, cik lieli melnie caurumi — un sver tikai miljoniem reižu saules masu, pretstatā miljardiem reižu lielākajai saules masai, ko izmanto daudzi citi. tā savāda veida.

Ar saviem novērojumiem par divi intensīvas zvaigžņu dzimšanas epizodes, astronomi ir ierosinājuši pārskatīt daļu no mūsu Galaktikas noslēpumainās senās vēstures. Daudzi astronomi ir pieņēmuši, ka zvaigznes, kas apdzīvo mūsu Piena ceļa sirdi, ir dzimušas pakāpeniski pēdējo miljonu gadu laikā. Tomēr jaunie atklājumi liecina, ka var būt atšķirīgs laika grafiks. Ja tā, tas var ietekmēt vairākas citas astronomiskas parādības.

Jaunais scenārijs ir arī īpaši interesants, jo tas sniedz jaunu gaismu par izaugsmi Strēlnieks A*. Gāze, kas peld mūsu galaktikas noslēpumainajā sirdī, izraisa gan zvaigžņu dzimšanu, gan mūsu supermasīvā melnā cauruma milzīgās masas pieaugumu. Šī nesen ierosinātā mūsu Piena Ceļa zvaigžņu veidošanās vēstures pārskatīšana liecina par to Strēlnieks A* iespējams, lielāko daļu savas pašreizējās masas sasniedza pirms astoņiem miljardiem gadu.

Īsa mūsu galaktikas vēsture

Mūsu zvaigžņotais, spirālveida Piena ceļš ir tikai viena no miljardiem citu galaktiku, kas apdzīvo novērojamo Visumu. Pirms 1920. gada astronomi uzskatīja, ka mūsu galaktika ir unikāla un ka tā ir viss Visums.

Mūsu Piena ceļam ir iespaidīgs diametrs, kas ir no 150 000 līdz 200 000 gaismas gadu, un tiek lēsts, ka tas ir mājvieta 100-200 miljardiem zvaigžņu, kā arī vairāk nekā 100 miljardu planētu. Mūsu Saules sistēma atrodas aptuveni 27 000 gaismas gadu rādiusā no Galaktikas centra, galaktikas iekšējā malā. Orion Arm, kas ir viena no spirālveida gāzes un putekļu koncentrācijām, kas liek mūsu Piena Ceļam izskatīties kā virpuļojošam gigantiskam, zvaigžņotam ķegļu ritenim Kosmosa laika plašumos. Ugunīgās, spožās zvaigznes, kas atrodas 10 000 gaismas gadu iekšienē, veido izspiesties un viens vai vairāki bāri kas izstaro no izspiesties.

Spožas zvaigznes un gāzes mākoņi, kas atrodas dažādos attālumos no mūsu galaktikas sirds, visi riņķo ar ātrumu aptuveni 220 kilometri sekundē. Šis nemainīgais griešanās ātrums ir pretrunā ar Keplera dinamikas likumiem un norāda, ka aptuveni 90% no mūsu Galaktikas masas ir neredzami mūsu teleskopiem – un ka tā ne izstaro, ne absorbē elektromagnētisko starojumu. Šo neredzamo, spokaino materiālu sauc par tumšā matērija, un tiek uzskatīts, ka tas sastāv no eksotiskām neatomiskām daļiņām. Noslēpumainais tumšā matērija spēlē svarīgu lomu gravitācijas “līmei”, kas satur galaktikas kopā, un tās esamība izskaidro, kāpēc objekti dažādos attālumos griežas ap Galaktikas centru nemainīgā ātrumā, tādējādi izaicinot Keplera dinamiku.

Mūsu Piena Ceļš kopumā paceļas pa kosmosa laiku ar ātrumu aptuveni 600 kilometri sekundē attiecībā pret ārpusgalaktiskiem atskaites rāmjiem. Senākās zvaigznes, kas apdzīvo mūsu galaktiku, ir gandrīz tikpat vecas kā pats 13,8 miljardus gadu vecais Visums, un tāpēc, iespējams, radās neilgi pēc kosmoloģiskā tumšie laikmeti pēc Lielā sprādziena. Kosmoloģiskais tumšie laikmeti attiecas uz ļoti senu laikmetu pirms pirmās zvaigžņu paaudzes dzimšanas.

Lietojot terminu “Piena ceļš”, mēs runājam tikai par kvēlojošās gaismas joslu, ko mēs redzam naktī no horizonta līdz horizontam mūsu debesīs. Tumšie apgabali šajā miglainajā un maigi gaišajā joslā, piemēram, Lielā plaisa un ogļu maiss, patiesībā ir reģioni, kur starpzvaigžņu putekļi bloķē gaismu, kas izplūst no tālu zvaigznēm. Nakts debesu daļa, ko mūsu galaktika aizsedz, tiek saukta par Izvairīšanās zona.

Mūsu Piena ceļam ir zems virsmas spilgtums, un tā redzamību var ievērojami samazināt fona gaisma, kas izplūst no gaismas piesārņojuma vai mēness gaismas. Mūsu galaktiku ir grūti pamanīt no spilgti apgaismotām pilsētām, taču tā ļoti labi izpaužas, novērojot no lauku apvidiem, kad Zemes Mēness atrodas zem horizonta. Patiešām, viena trešdaļa cilvēku šīs fona gaismas dēļ nevar redzēt Piena ceļu no savām mājām.

Mūsu galaktika ir otrā lielākā galaktika, kas apdzīvo Vietējā grupa. Nedaudz lielāka spirālveida galaktika, nosaukta Andromeda, ir lielākais. Mūsu Piena ceļu riņķo arī vairākas mazas satelītgalaktikas, piemēram, amorfās galaktikas Liels un Mazie Magelāna mākoņi. Kā biedrs Vietējā grupamūsu galaktika un tās satelīti ir daļa no Jaunavas superkopskas pati par sevi ir sastāvdaļa Laniakea Sypercluster.

Divi izcili mazuļa zvaigznes piedzimšanas sprādzieni

Tiek uzskatīts, ka intensīvā, bet īslaicīgā mazuļu zvaigžņu dzimšanas epizode pirms miljarda gadu ir viens no enerģiskākajiem notikumiem mūsu Galaktikas vēsturē. Simtiem tūkstošu jaunizveidotu masīvu zvaigžņu, iespējams, eksplodēja kā supernovas tikai dažu miljonu gadu laikā.

Šo jauno novērojumu dēļ astronomi turpinās pētīt svarīgu mūsu Piena ceļa iezīmi. Mūsu galaktika ir a restota spirāle. Tas nozīmē, ka tas veido iegarenu apgabalu, kura garums ir no 2000 līdz 15 000 gaismas gadu, savienojot kopā tā divu galveno spirālveida atzaru iekšējos galus. Tiek uzskatīts, ka šīs galaktikas stieņu struktūras ir diezgan efektīvas, iepludinot gāzi galaktikas centrālajā reģionā. Tā rezultātā piedzimtu jaunas ugunīgas zvaigznes.

Astronomi, iespējams, nāks klajā ar jauniem scenārijiem, lai izskaidrotu klusos miljardus gadu, kas bija neauglīgi, kad zvaigžņu dzimšana kodolgalaktiskajā diskā bija neauglīga. Šo daudzo mierīgo gadu laikā gāze acīmredzami netika iepludināta Galaktikas centrā pietiekamā daudzumā, lai izveidotu jaunas zvaigznes. Dr. Fransisko Nogueras Lara, šī pētījuma galvenais autors, atzīmēja 2019. gada 16. decembrī Maksa Planka (MPIA) preses relīze “Vai nu galaktikas josla ir radusies pavisam nesen, vai arī šādi stieņi nav tik efektīvi gāzu pārvadīšanai, kā parasti tiek pieņemts. Pēdējā gadījumā kādam notikumam – piemēram, ciešai sastapšanās ar pundurgalaktiku – gāzi noteikti ir jāiedarbina. plūsma uz Galaktikas centru apmēram pirms miljarda gadu. Dr. Lara agrāk bija Andalūzijas astrofizikaun šobrīd ir pēcdoktorantūras pētnieks plkst MPIA.

Šī ierosinātā kodolgalaktiskā diska vēstures rekonstrukcija ir balstīta uz noteiktām zināmām zvaigžņu veidošanās īpašībām. Zvaigznes var “dzīvot” tikai uz ūdeņraža degšanas galvenā secība uz noteiktu laika posmu. Piemēram, mūsu gandrīz 5 miljardus gadu vecās Saules “dzīves” ilgums ir 10 miljardi gadu, un tā joprojām ir dzīves vidusposmā. Konkrētas zvaigznes “dzīves” ilgums ir balstīts uz tās masu un ķīmisko sastāvu.

Ikreiz, kad vienlaikus ir piedzimis liels skaits zvaigžņu – kas ir izplatīts Kosmosā – astronomi var novērot šo ansambli, attēlot zvaigžņu spilgtumu pret krāsas sarkanīgumu un turpināt noteikt, cik sen ir dzimuši zvaigžņu brāļi un māsas. Viens no zvaigžņu vecuma rādītājiem tiek saukts par sarkans klucis. The sarkans klucis zvaigznes ir sākušas kausēt hēliju savos kodolos – tas nozīmē, ka tās jau ir sapludinājušas nepieciešamo ūdeņraža krājumu hēlijā. Nosakot vidējo zvaigžņu spilgtumu tajā klucisastronomi var secināt šīs zvaigžņu grupas vecumu.

tomēr ir “nozveja”. Visas šīs metodes prasa, lai astronomi pēta atsevišķas zvaigznes. Mūsu Galaxy centrālajiem reģioniem tas ir diezgan liels izaicinājums. Tas ir tāpēc, ka, novērojot no Zemes, Galaktikas centrs ir paslēpts aiz milzīgiem aizēnojošu putekļu mākoņiem, tāpēc ir nepieciešami infrasarkano staru novērojumi, lai varētu izlūkoties cauri šiem pārklājošajiem putekļu mākoņiem.

Turklāt šādos pētījumos mūsu Piena Ceļa centrā tiek novērots pārāk daudz zvaigžņu. Galaktiskais disks ir ļoti blīvs, un tajā ir no tūkstoš līdz simt tūkstošiem zvaigžņu kubā, kura malas garums ir viens gaismas gads. Kad astronomi novēro ļoti blīvus šāda veida zvaigžņu laukus, šie zvaigžņu diski teleskopa attēlā pārklājas. Šādu lauku sadalīšana atsevišķās zvaigznēs ir ārkārtīgi sarežģīta, taču nepieciešama, ja novērotājs vēlas rekonstruēt Galaktikas centra veidošanās vēsturi.

Ņemot vērā visus šos izaicinājumus, Dr. Rainers Šodels (Andalūzijas Astrofizikas institūts, PI no Galaktiskā kodola apsekojums), MPIA Dr. Nadīna Neimajere un viņu kolēģi sāka plānot, kā risināt šo problēmu. Astronomi saprata, ka viņiem būs jāatrod pareizais instruments šim sarežģītajam uzdevumam. Kā norāda Dr. Neimajers paskaidroja 2019. gada 16. decembra izdevumā MPIA preses relīze “Mums bija vajadzīgs gandrīz infrasarkanais instruments ar lielu redzes lauku, kas varētu novērot Piena Ceļa centrālo reģionu, kas atrodas dienvidu debesīs.” Eiropas Dienvidu observatorija (ESO) HAWK izrādījās ideāls instruments, ko viņiem izmantot apsekojumam. Hawke ir infrasarkanā kamera Ļoti liels teleskops (VLT) pie Paranāla observatorija no ESO Čīlē.

Priekš viņiem Galaktiskā kodola izpēte, astronomi novēroja mūsu Piena Ceļa centrālo reģionu, izmantojot HAWK-1 uz 16 naktīm. To darot, viņiem izdevās iegūt precīzu vairāk nekā trīs miljonu zvaigžņu fotometriju. Izmantojot īpašu tehniku, ko sauc hologrāfiskā attēlveidošana, astronomi spēja atšķirt zvaigznes, kuru attālums ir tikai 0,2 loka sekundes. Ar šo augsto precizitātes pakāpi ir iespējams atšķirt divus atsevišķus santīmus, skatoties no attāluma, kas pārsniedz 8 kilometrus. Skaidri redzamu duets sarkani kluči iegūtajā krāsu un lieluma diagrammā astronomi varēja rekonstruēt Galaktiskā kodoldiska veidošanās vēsturi.

Astronomi pašlaik pēta putekļu ietekmi uz saviem novērojumiem (izmiršana un apsārtums). Putekļu ietekmes ņemšana vērā palīdzēs viņiem nākotnē veikt vēl precīzākas mūsu Piena Ceļa centrālo reģionu vēstures rekonstrukcijas.

Atbildēt

Jūsu e-pasta adrese netiks publicēta.