Przejdź do głównej zawartości

Astronomowie modelując określają, w jaki sposób dyski galaktyczne ewoluują tak gładko

Opracowując lepsze symulacje komputerowe, naukowcy ustalili, że rozpraszanie gwiazd z ich orbit pod wpływem grawitacji masywnych skupisk w galaktykach prowadzi do powszechnego wyglądu dysków galaktyk – jasnych centrów zanikających do ciemnych krawędzi.


Naukowcy z Iowa State University, University of Wisconsin-Madison i IBM Research przeprowadzili zaawansowane badania, które rozpoczęli prawie 10 lat temu. Początkowo koncentrowali się na tym, jak masywne skupiska młodych galaktyk wpływają na orbity gwiazd i tworzą dyski galaktyczne z jasnymi jądrami przechodzącymi do ciemnych krawędzi.

Obecnie grupa jest współautorem nowego artykułu, w którym ich pomysły na temat tworzenia się dysków dotyczą nie tylko młodych galaktyk. To również proces, który jest solidny i uniwersalny we wszystkich rodzajach galaktyk. W końcu dyski galaktyczne są powszechne w galaktykach spiralnych, eliptycznych, karłowatych i niektórych galaktykach nieregularnych.

Jak astrofizycy mogą to wyjaśnić?

Używając realistycznych modeli do śledzenia rozpraszania gwiazd w galaktykach, „Czujemy, że mamy znacznie głębsze zrozumienie procesów fizycznych, które rozwiązują ten kluczowy problem sprzed 50 lat” – powiedział Curtis Struck, profesor fizyki i astronomii na Iowa State University.

Naukowcy odkryli, że impulsy grawitacyjne z masywnych skupisk zmieniają orbity gwiazd. W rezultacie zmienia się ogólny rozkład gwiazd w dysku, a wykładniczy profil jasności jest odbiciem tego nowego rozkładu gwiazd.

Najnowsze modelowanie komputerowe jest zwieńczeniem wielu lat ulepszeń modeli. Wcześniejsze z nich traktowały siły grawitacyjne składników galaktyk bardziej w przybliżeniu, a naukowcy badali mniej przypadków.

Teraz pokazują one, jak gromady gwiazd i skupiska gazów międzygwiazdowych w galaktykach mogą zmieniać orbity pobliskich gwiazd. Niektóre zdarzenia związane z rozpraszaniem gwiazd znacząco zmieniają orbity gwiazd, a nawet przechwytują niektóre gwiazdy w pętle wokół masywnych skupisk, zanim te zdążą uciec do ogólnego przepływu dysku galaktycznego. Wiele innych zjawisk rozpraszających jest mniej potężnych, z mniejszą liczbą rozproszonych gwiazd, a orbity pozostają bardziej kołowe.

„Natura rozproszenia jest bardziej złożona, niż wcześniej rozumieliśmy. Pomimo całej złożoności w małych skalach, nadal daje on średnią do płynnego rozkładu światła w dużych skalach” – powiedział Struck.

Jak wynika z artykułu, modele mówią również coś o czasie potrzebnym do uformowania się tych wykładniczych dysków galaktycznych. Rodzaje skupisk i początkowe gęstości dysków wpływają na szybkość ewolucji, ale nie na ostateczną płynność jasności.

W tym przypadku szybkość jest pojęciem względnym, ponieważ ramy czasowe dla tych procesów wynoszą miliardy lat.

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