Przejdź do głównej zawartości

Badania pochodzenia struktury spiralnej w galaktykach dyskowych

Astrofizycy z University of Arkansas poczynili ważny krok w kierunku rozwiązania tajemnicy dotyczącej tego, w jaki sposób galaktyki dyskowe utrzymują kształt swoich ramion spiralnych. Ich odkrycia potwierdzają teorię, że ramiona te tworzone są przez falę gęstszej materii, która tworzy spiralny wzór podczas podróży przez galaktykę.


„Struktura ramion spiralnych w galaktykach dyskowych jest tajemnicą. Nikt nie wie, co decyduje o kształcie ramion spiralnych lub dlaczego mają pewną ich liczbę. Nasze badania dają jasną odpowiedź na część tej tajemnicy” – powiedział Ryan Miller.

Galaktyki dyskowe, w tym Droga Mleczna, stanowią 70% znanych galaktyk. Charakteryzują się ramionami w kształcie spiral, ale astronomowie nie są pewni, w jaki sposób one się kształtują i utrzymują.

Tajemnica zaczyna się od prostego paradoksu: gwiazdy w galaktyce dyskowej krążą wokół centralnej masy zwanej „zgrubieniem galaktycznym”, a gwiazdy bliżej centrum orbitują szybciej niż gwiazdy bliżej krawędzi. Ale jeżeli ramiona spiralne byłyby złożone ze stałej grupy gwiazd, te bliżej krawędzi musiałyby pokonać większy dystans, niż te bliżej centrum, aby utrzymać spiralny kształt.  

W latach 60. astronomowie zaproponowali „teorię gęstości fali”, aby wyjaśnić ten paradoks. Teoria głosi, że ramiona galaktyk dyskowych nie są utworzone ze statycznych wiązek gwiazd. Zamiast tego ramiona te są falami gęstszych obszarów, które poruszają się w gwiazdach. Gwiazdy poruszają się zgodnie z prawami fizyki i kiedy okrążają centrum galaktyki, napotykają te gęstsze obszary.

Gęstsze obszary wpływają również na obłoki gazu, które przechodzą przez te regiony. Kompresują się, zapadając się w nowe gwiazdy.

Miller i jego współpracownicy zapewnili wsparcie teorii fal gęstości przez obserwowanie gwiazd w różnym wieku i porównując ich położenie do środka fali gęstości.

Zgodnie z teorią na każdym ramieniu galaktyki byłby punkt, w którym prędkość rotacji fali gęstości i prędkość gwiazd są takie same. Nazywa się to promieniem współrotacji. Gwiazdy wewnątrz promienia współrotacji powinny poruszać się szybciej, niż fala gęstości, ponieważ znajdują się bliżej centrum. Dlatego, im starsza gwiazda, tym powinna podróżować dalej od miejsca narodzin w pobliżu fali. Po zewnętrznej stronie promienia współrotacji, gdzie gwiazdy poruszają się wolniej niż fala gęstości, starsze gwiazdy powinny opaść dalej poza falę.

Naukowcy przeanalizowali obrazy galaktyk w Extragalactic Database, obsługiwanej przez JPL. Dla każdej galaktyki badali obrazy na różnych długościach fali światła, reprezentujące gwiazdy w różnym wieku. Odkryli, że każda grupa gwiazd tworzyła ramię o nieco innym „kącie nachylenia”, który jest kątem ramienia w stosunku do centrum galaktyki. Porównując te różne kąty do kąta utworzonego przez centrum fali gęstości, okazało się, że położenie tych grup gwiazd odpowiada przewidywaniu teorii fali gęstości.

Chociaż badania dostarczają dowodów na to, że ramiona spiralne zachowują swój kształt, pozostają pytania dotyczące określenia, co powoduje gęstsze fale.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Wykryto największą eksplozję w historii Wszechświata

Naukowcy badający odległą gromadę galaktyk odkryli największą eksplozję obserwowaną we Wszechświecie od czasów Wielkiego Wybuchu. Wybuch pochodził z supermasywnej czarnej dziury w centrum odległej o setki milionów lat świetlnych stąd galaktyki. W trakcie eksplozji zostało uwolnione pięć razy więcej energii, niż przy poprzednim ówczesnym najpotężniejszym wybuchu. Astronomowie dokonali tego odkrycia przy użyciu danych z obserwatorium rentgenowskiego Chandra i XMM-Newton, a także danych radiowych z Murchison Widefield Array (MWA) w Australii i Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) w Indiach. Ten potężny wybuch został wykryty w gromadzie galaktyk Ophiuchus, która znajduje się około 390 mln lat świetlnych stąd. Gromady galaktyk to największe struktury we Wszechświecie utrzymywane razem przez grawitację, zawierające tysiące pojedynczych galaktyk, ciemną materię i gorący gaz. W centrum gromady Ophiuchus znajduje się duża galaktyka zawierająca supermasywną czarną dziurę.

Odkryto najbliższą znaną „olbrzymią planetę niemowlęcą”

Nowonarodzona masywna planeta znajduje się zaledwie 100 parseków od Ziemi. Naukowcy odkryli nowonarodzoną masywną planetę bliższą Ziemi niż jakikolwiek tego typu obiekt w podobnym wieku. Olbrzymia niemowlęca planeta, nazwana 2MASS 1155-7919 b, znajduje się w asocjacji Epsilon Chamaeleontis i leży tylko około 330 lat świetlnych od naszego Układu Słonecznego. „Ciemny, chłodny obiekt, który znaleźliśmy, jest bardzo młody i ma zaledwie 10 mas Jowisza, co oznacza, że prawdopodobnie patrzymy na planetę niemowlęcą, być może wciąż w fazie formowania się. Chociaż zostało odkrytych wiele innych planet podczas misji Kepler i innych podobnych, prawie wszystkie z nich są planetami ‘starymi’. Obiekt ten jest jednocześnie czwartym lub piątym przykładem planety olbrzymiej krążącej tak daleko od swojej gwiazdy macierzystej. Teoretycy usiłują wyjaśnić, w jaki sposób się tam uformowały lub jak tam dotarły” – powiedziała Annie Dickson-Vandervelde, główna autorka pracy. Do odkrycia naukowc

Czy rozwiązano tajemnicę ekspansji Wszechświata?

Badacz z Uniwersytetu Genewskiego rozwiązał naukową kontrowersję dotyczącą tempa ekspansji Wszechświata, sugerując, że na dużą skalę nie jest ono całkowicie jednorodne. Ziemia, Układ Słoneczny, cała Droga Mleczna i kilka tysięcy najbliższych nam galaktyk porusza się w ogromnym „bąblu” o średnicy 250 mln lat świetlnych, gdzie średnia gęstość materii jest o połowę mniejsza niż w pozostałej części Wszechświata. Taka jest hipoteza wysunięta przez fizyka teoretyka z Uniwersytetu Genewskiego (UNIGE) jako rozwiązanie zagadki, która od dziesięcioleci dzieli społeczność naukową: z jaką prędkością rozszerza się Wszechświat? Do tej pory co najmniej dwie niezależne metody obliczeniowe osiągnęły dwie wartości różniące się o około 10% z odchyleniem, które jest statystycznie nie do pogodzenia. Nowe podejście usuwa tę rozbieżność bez korzystania z „nowej fizyki”. Wszechświat rozszerza się od czasu Wielkiego Wybuchu, który miał miejsce 13,8 mld lat temu – propozycja po raz pierwszy przeds