Οι αστρονόμοι έχουν επιτέλους εντοπίσει πού εξασθενεί η δραστηριότητα σχηματισμού άστρων του Γαλαξία μας, αποκαλύπτοντας ένα πολυαναμενόμενο όριο στον γαλαξία μας
Ο προσδιορισμός του πόσο μακριά εκτείνεται ο Γαλαξίας ήταν πάντα δύσκολος, επειδή ο δίσκος του δεν τελειώνει απότομα, αλλά σταδιακά εξασθενεί προς το διάστημα.
Τώρα, ερευνητές εντόπισαν ένα σαφές όριο για το πού σχηματίζονται ενεργά νέα άστρα. Μελετώντας τις ηλικίες των άστρων, μια διεθνής ομάδα έδειξε ότι το μεγαλύτερο μέρος του σχηματισμού άστρων στον γαλαξία μας συμβαίνει εντός περίπου 40.000 ετών φωτός από το γαλαξιακό κέντρο.
Η ομάδα συνδύασε παρατηρήσεις φωτεινών γιγάντιων άστρων με προηγμένες προσομοιώσεις για το πώς εξελίσσονται οι γαλαξίες. Αυτή η προσέγγιση αποκάλυψε ένα διακριτό μοτίβο σε σχήμα «U» στις ηλικίες των άστρων, το οποίο σηματοδοτεί το εξωτερικό όριο της περιοχής σχηματισμού άστρων του Γαλαξία.
«Η έκταση του δίσκου σχηματισμού άστρων του Γαλαξία μας αποτελεί εδώ και καιρό ένα ανοιχτό ερώτημα στην Γαλαξιακή αρχαιολογία· χαρτογραφώντας πώς αλλάζουν οι ηλικίες των άστρων κατά μήκος του δίσκου, έχουμε τώρα μια σαφή, ποσοτική απάντηση», δήλωσε ο επικεφαλής της μελέτης, Dr Karl Fiteni, που τώρα βρίσκεται στο Πανεπιστήμιο της Insubria.
Πώς ο Γαλαξίας αναπτύχθηκε από μέσα προς τα έξω
Οι γαλαξίες δεν δημιουργούν άστρα ομοιόμορφα σε όλο τον δίσκο τους.
Αντίθετα, αναπτύσσονται προς τα έξω με την πάροδο του χρόνου. Ο σχηματισμός άστρων ξεκινά σε πυκνές κεντρικές περιοχές και σταδιακά εξαπλώνεται προς τον εξωτερικό δίσκο μέσα σε δισεκατομμύρια χρόνια, μια διαδικασία γνωστή ως ανάπτυξη «από μέσα προς τα έξω».
Εξαιτίας αυτού, τα άστρα τείνουν να είναι νεότερα όσο αυξάνεται η απόσταση από το κέντρο.
Ο Γαλαξίας ακολουθεί αυτό το αναμενόμενο μοτίβο, αλλά μόνο μέχρι ένα ορισμένο σημείο. Η μελέτη διαπίστωσε ότι οι ηλικίες των άστρων μειώνονται με την απόσταση από το κέντρο μέχρι περίπου 35.000 έως 40.000 έτη φωτός.
Πέρα από αυτό, η τάση αντιστρέφεται και τα άστρα γίνονται ξανά μεγαλύτερης ηλικίας όσο αυξάνεται η απόσταση. Αυτό δημιουργεί το χαρακτηριστικό μοτίβο ηλικιών σε σχήμα U.
Συγκρίνοντας αυτό το μοτίβο με λεπτομερείς προσομοιώσεις γαλαξιών, οι ερευνητές επιβεβαίωσαν ότι η νεότερη περιοχή αντιστοιχεί σε απότομη πτώση της αποδοτικότητας σχηματισμού άστρων.
Αυτό σηματοδοτεί το πραγματικό όριο του δίσκου σχηματισμού άστρων του Γαλαξία. «Τα δεδομένα που είναι πλέον διαθέσιμα επιτρέπουν ολοένα και πιο ακριβείς ηλικίες άστρων να λειτουργούν ως ισχυρά εργαλεία για την αποκρυπτογράφηση της ιστορίας του Γαλαξία μας, εγκαινιάζοντας μια νέα εποχή ανακαλύψεων για τον γαλαξία μας», σχολίασε ο καθηγητής Joseph Caruana, συν-συγγραφέας και επιβλέπων του έργου στο Πανεπιστήμιο της Μάλτας.
Ανάπτυξη από μέσα προς τα έξω και αστρική μετανάστευση στον Γαλαξία: Μέσα στον δίσκο σχηματισμού άστρων (εντός ~12 kpc), άφθονο ψυχρό αέριο τροφοδοτεί συνεχή δημιουργία άστρων, παράγοντας νεαρά άστρα. Πέρα από αυτή την ακτίνα μετάβασης, ο σχηματισμός άστρων μειώνεται απότομα και οι εξωτερικές περιοχές κυριαρχούνται αντί γι’ αυτό από άστρα που σχηματίστηκαν στον εσωτερικό δίσκο και αργότερα μετανάστευσαν προς τα έξω. Πηγή: Dr. Joseph Caruana, Πανεπιστήμιο Μάλτας
Γιατί υπάρχουν άστρα πέρα από το όριο σχηματισμού άστρων
Αν ο σχηματισμός άστρων μειώνεται τόσο απότομα σε αυτό το όριο, προκύπτει ένα προφανές ερώτημα: γιατί υπάρχουν ακόμη άστρα πιο πέρα;
Η απάντηση βρίσκεται σε μια διαδικασία που ονομάζεται «ακτινική μετανάστευση» - άστρα που κινούνται αργά μακριά από τα σημεία γέννησής τους μέσω αλληλεπιδράσεων με σπειροειδή κύματα που διασχίζουν τον Γαλαξία.
Όπως οι σέρφερ που καβαλούν κύματα, τα άστρα μπορούν να αποκτήσουν ενέργεια από τους σπειροειδείς βραχίονες και να μετακινηθούν προς τα έξω με την πάροδο του χρόνου.
Τα περισσότερα άστρα που βρίσκονται πέρα από το όριο δεν γεννήθηκαν εκεί. Αντίθετα, μετανάστευσαν σταδιακά προς τα έξω. Επειδή αυτή η διαδικασία είναι αργή και συμβαίνει τυχαία με την πάροδο του χρόνου, τα άστρα που έχουν διανύσει τις μεγαλύτερες αποστάσεις τείνουν να είναι τα παλαιότερα.
Σημαντικό είναι ότι αυτά τα εξωτερικά άστρα ακολουθούν σχεδόν κυκλικές τροχιές. Αυτό δείχνει ότι δεν εκτοξεύτηκαν προς τα έξω από συγκρούσεις γαλαξιών. Οι τωρινές τους θέσεις είναι αποτέλεσμα μακροπρόθεσμων εσωτερικών διεργασιών μέσα στον Γαλαξία.
Ο καθηγητής Victor P. Debattista, συν-συγγραφέας και συν-επιβλέπων της μελέτης στο Πανεπιστήμιο του Lancashire, εξήγησε: «Ένα βασικό σημείο για τα άστρα στον εξωτερικό δίσκο είναι ότι βρίσκονται σε σχεδόν κυκλικές τροχιές, πράγμα που σημαίνει ότι έπρεπε να έχουν σχηματιστεί στον δίσκο. Αυτά δεν είναι άστρα που έχουν εκτοπιστεί σε μεγάλες αποστάσεις από έναν γαλαξία-δορυφόρο που εισέβαλε».
Χαρτογράφηση του Γαλαξία με αστρικές έρευνες
Για να εντοπίσουν αυτό το όριο, οι ερευνητές ανέλυσαν περισσότερα από 100.000 γιγάντια άστρα. Χρησιμοποίησαν φασματοσκοπικά δεδομένα από τις έρευνες LAMOST και APOGEE, σε συνδυασμό με εξαιρετικά ακριβείς μετρήσεις από τον δορυφόρο Gaia, ο οποίος χαρτογραφεί άστρα σε όλο τον Γαλαξία.
Εστιάζοντας σε άστρα στον κύριο δίσκο του Γαλαξία, η ομάδα κατάφερε να απομονώσει το σήμα της ανάπτυξης από μέσα προς τα έξω και να το διαχωρίσει από άλλες διεργασίες που επηρεάζουν την κίνηση των άστρων.
Ο καθηγητής Laurent Eyer, συν-συγγραφέας από το Πανεπιστήμιο της Γενεύης, σχολίασε: «Ο Gaia ανταποκρίνεται στην υπόσχεσή του: συνδυάζοντας τα δεδομένα του με επίγεια φασματοσκοπία και προσομοιώσεις γαλαξιών, μας επιτρέπει να αποκωδικοποιήσουμε την ιστορία σχηματισμού του γαλαξία μας».
Για να επιβεβαιώσουν τα ευρήματά τους, οι ερευνητές στράφηκαν σε προηγμένες προσομοιώσεις. Αυτά τα μοντέλα έδειξαν ότι το μοτίβο ηλικιών σε σχήμα U εμφανίζεται φυσικά όταν ο σχηματισμός άστρων μειώνεται απότομα και τα παλαιότερα άστρα μεταναστεύουν προς τα έξω.
«Στην αστροφυσική, χρησιμοποιούμε προσομοιώσεις που εκτελούνται σε υπερυπολογιστές για να εντοπίσουμε τους φυσικούς μηχανισμούς που ευθύνονται για τα χαρακτηριστικά που παρατηρούμε σε γαλαξίες», εξήγησε ο συν-συγγραφέας Dr João A. S. Amarante από το Shanghai Jiao Tong University.
Σε αυτή τη μελέτη, πρόσθεσε, «μας επέτρεψαν να δείξουμε πώς η αστρική μετανάστευση διαμορφώνει το προφίλ ηλικιών του δίσκου και να εντοπίσουμε πού τελειώνει η περιοχή σχηματισμού άστρων».
Τι προκαλεί την πτώση του σχηματισμού άστρων;
Παρότι η θέση του ορίου είναι πλέον καλά καθορισμένη, ο λόγος για την πτώση του σχηματισμού άστρων σε αυτή την απόσταση παραμένει ασαφής. Μια πιθανότητα είναι η επίδραση της κεντρικής ράβδου του Γαλαξία, η οποία μπορεί να προκαλεί τη συγκέντρωση αερίου σε συγκεκριμένες ακτίνες.
Μια άλλη είναι η εξωτερική παραμόρφωση του δίσκου, όπου ο γαλαξίας κάμπτεται και μπορεί να διαταράσσει τις συνθήκες που απαιτούνται για σχηματισμό άστρων.
Αν και η ακριβής αιτία παραμένει άγνωστη, η μελέτη δείχνει ότι το μοτίβο ηλικιών σε σχήμα U είναι ένας αξιόπιστος δείκτης του πού ουσιαστικά σταματά ο σχηματισμός άστρων.
Κοιτάζοντας μπροστά
Μελλοντικές έρευνες όπως οι 4MOST και WEAVE θα παρέχουν ακόμη πιο λεπτομερή δεδομένα, βοηθώντας τους αστρονόμους να βελτιώσουν αυτές τις μετρήσεις και να κατανοήσουν καλύτερα τι καθορίζει το άκρο του δίσκου σχηματισμού άστρων του Γαλαξία.
Αυτό το έργο αναδεικνύει επίσης πώς οι ηλικίες των άστρων, που κάποτε ήταν δύσκολο να μετρηθούν με ακρίβεια, έχουν γίνει ένα ισχυρό εργαλείο για τη μελέτη της ιστορίας των γαλαξιών.
Ακολουθώντας το πώς σχηματίστηκαν και κινήθηκαν τα άστρα μέσα σε δισεκατομμύρια χρόνια, οι επιστήμονες αποκτούν μια πιο καθαρή εικόνα για το πώς αναπτύχθηκε ο Γαλαξίας.
«Στην αστροφυσική, χρησιμοποιούμε προσομοιώσεις που εκτελούνται σε υπερυπολογιστές ως εργαλείο για να εντοπίσουμε τους φυσικούς μηχανισμούς που ευθύνονται για τη δημιουργία των χαρακτηριστικών που παρατηρούμε σε γαλαξίες, όπως ο Γαλαξίας μας» δήλωσε ο Dr João A. S. Amarante, Shanghai Jiao Tong University.
«Στη συγκεκριμένη μελέτη, για παράδειγμα, αυτές οι προσομοιώσεις μας βοήθησαν να δείξουμε πώς η αστρική μετανάστευση διαμορφώνει το προφίλ ηλικιών των άστρων των γαλαξιών, επιτρέποντάς μας να εντοπίσουμε το άκρο του δίσκου σχηματισμού άστρων του Γαλαξία μας», κατέληξε ο ίδιος.
(Οι πληροφορίες προήλθαν από το άρθρο: εδώ)
www.worldenergynews.gr
