Галактики переживают долгое странное путешествие по космической паутине по мере своего роста и развития. Оказывается, районы, в которых они проводят время во время путешествия, меняют свою эволюцию, и это влияет на активность звездообразования и изменяет содержание газа.
Астроном Грегори Рудник из Канзасского университета получил грант на то, чтобы проследить этот путь развития галактики и выяснить, как это путешествие меняет эволюцию галактики. Эти гигантские звездные города разбросаны по всей Вселенной, сказал Рудник, объяснив, что они имеют тенденцию группироваться в большие конгломераты. Сотни тысяч из них группируются в самые крупные, тогда как в более мелких их всего несколько. По большому счету они также могут быть частью нитевидной структуры, называемой «космической паутиной». Или некоторые из них могут быть относительно изолированы в галактических окрестностях с «низкой плотностью населения».
Как они собираются вместе и что они испытывают, собираясь вместе? Именно это хотят понять Рудник и его коллеги. «Основная цель этого проекта — понять влияние факторов окружающей среды на трансформацию галактик», — сказал он.
Процесс эволюции галактики
Как эти гиганты развиваются и растут? Беглый взгляд на историю нашего Млечного Пути дает нам хорошее представление об общей истории. Он начал формироваться как облако газообразного водорода около 13 миллиардов лет назад. Гравитация столкнула облака вместе, что положило начало процессу звездообразования. Другие структуры в галактике — ядро, плоский диск, гало — сформировались в быстрой последовательности. Младенческий Млечный Путь на протяжении всей своей истории неоднократно сталкивался с другими галактиками. Это все еще каннибализирует некоторых сегодня. Это более или менее «краткое изложение» галактического роста.
Наша Галактика является частью более крупной коллекции под названием Местная группа, которая сама является частью сверхскопления Девы. Коллекция Virgo также является частью предполагаемой более крупной группы под названием Laniakea. И все это является частью космической паутины, определяющей крупномасштабную космическую структуру.
Как путешествие меняет галактики
Группа Раднера планирует сосредоточиться на «супермагистрали» нитей космической паутины, соединяющей самые плотные регионы Вселенной. Команда сосредоточится на том, как галактики реагируют на окружающую среду внутри волокон, когда они направляются в скопления. Кажется, это путешествие меняет их, когда они путешествуют по сети.
«Галактики следуют по пути в эти волокна, впервые испытывая плотную среду, прежде чем перейти в группы и скопления», — сказал Рудник. «Изучение галактик в нитях позволяет нам изучить первоначальные встречи галактик с плотной средой. Большинство галактик, входящих в «городские центры» скоплений, делают это по этим «супермагистралям», и лишь минимальное их количество выбирает сельские маршруты, которые приводят их в скопления и группы, не особо взаимодействуя с окружением».
Отслеживание барионного цикла
Раднер и его команда хотят увидеть, как условия скопления галактик меняют газы внутри и вокруг них. Нити, поля, группы и кластеры имеют разную среду. Каждая из этих окрестностей влияет на поведение газа. Астрономы рассматривают эти изменения как «барионный цикл». На самом деле это сложное явление. В нем описаны все способы переработки газа в плотных скоплениях и нитях космической паутины.
«Пространство между галактиками содержит газ. Действительно, большинство атомов во Вселенной находятся в этом газе, и этот газ может аккрецироваться на галактиках», — сказал Рудник. «Этот межгалактический газ претерпевает трансформацию в звезды, хотя эффективность этого процесса относительно низка, и лишь небольшой процент способствует звездообразованию. Большая часть выбрасывается в виде сильных ветров».
Думайте о галактиках как о машинах обработки барионов, извлекающих газ из межгалактической среды и превращающих часть его в звезды. Звездные популяции производят более тяжелые элементы по мере своего развития. В конце концов весь материал вместе с газом попадает в космос, образуя фонтан, который в конечном итоге падает обратно в галактику. Когда они перемещаются в более плотную среду, давление их прохождения нарушает барионный цикл. Он удаляет галактический газ или каким-то образом лишает его «вещества», необходимого для образования новых звезд. Это произошло в центрах кластеров. «Нарушение влияет на поглощение и выброс газа галактиками, что приводит к изменениям в процессах звездообразования», — сказал Руднер. «Хотя может наблюдаться временное увеличение звездообразования, почти во всех случаях это в конечном итоге приводит к снижению звездообразования».
Отслеживание галактик
Для своей работы по отслеживанию долгих странных путешествий, которые совершают галактики, Раднер и его команда будут изучать наборы астрономических данных из программ DESI, WISE и GALEX. Это даст им доступ к примерно 14 000 галактик для изучения. Они также получат новые изображения галактик для изучения. В исследовании также примут участие студенты университета, а также отдельных средних школ.
Грант финансирует класс астрономии в средней школе, связанный с Сиенским колледжем, и расширяет курс, уже предлагаемый в средней школе Лоуренса, расположенной недалеко от кампуса Лоуренса Калифорнийского университета. «Эти средства продлят срок действия программы средней школы до 2026 года», — сказал Рудник. «В сотрудничестве с КУ мы смогли приобрести для школы 11 MacBook Pro. Учитывая, что у студентов есть только iPad, который не подходит для исследовательской деятельности, которую им необходимо проводить, этот грант способствовал приобретению компьютеров, которые позволят им проводить исследования».
В конечном итоге работа расширенной команды должна раскрыть больше о долгосрочной эволюции галактик, начиная с ранней Вселенной и заканчивая современным космосом. Кроме того, это расскажет больше о космической паутине и нитях, составляющих крупномасштабную структуру, определяющую Вселенную.
Для дополнительной информации
Исследователи стремятся понять, как регионы «космической паутины» влияют на поведение галактик
