September 27, 2023

Naše galaxie je neobvyklá, ale ne jedinečná

zářící bílá spirála v prostoru

Astronomové nyní odvodili, co by mimozemští vědci mohli vidět, když se z dálky dívali na Mléčnou dráhu. Nové výsledky naznačují, že naše domovská galaxie je neobvyklá, ale ne jedinečná, alespoň pokud jde o chemii.

Od amerického astronoma Edwin Hubble Asi před sto lety zjistili, že naše galaxie je jen jednou z mnoha galaxií, a vědci se divili, jak zvláštní (nebo ne) byla Mléčná dráha v vesmírřekl Jianhui Lian, spoluautor studie, z Institutu Maxe Plancka pro astronomii v Heidelbergu v Německu.

„Najít způsoby, jak porovnat naši domovskou galaxii s galaxiemi vzdálenějšími je to, co potřebujeme, pokud chceme vědět, zda mléčná dráha je speciální nebo ne“, Lian uvedl v tiskové zprávě.

Příbuzný: Galaxie Mléčná dráha může mít jiný tvar, než jsme si mysleli

Skutečnost, že Země žije v Mléčné dráze znamená, že vědci o ní vědí více než kterákoli jiná galaxie. Například Mléčná dráha je v současnosti jedinou spirální galaxií, ve které mohou astronomové analyzovat velké množství jedinců. hvězdy z hlediska umístění, chemie, teploty a dalších vlastností. Měření toho, jak se hladiny různých chemikálií měnily v průběhu své historie, může zase vrhnout světlo na to, jak mohla Mléčná dráha a další galaxie v průběhu času růst a vyvíjet se.

Až dosud však vědci neanalyzovali, jak by všechny tyto chemikálie Mléčné dráhy mohly z dálky vypadat. To je zásadní pro srovnání Mléčné dráhy s jinými galaxiemi, které astronomové zkoumali z dálky.

„Podle mého nejlepšího vědomí je tato myšlenka ‚mimozemského‘ pohledu na Mléčnou dráhu poněkud nová,“ řekla pro Space.com spoluautorka studie Maria Bergemannová, astrofyzička také z Max Institute. Astronomical plank . “Přijde mi to cool a jako z krabice.”

V nové studii vědci stavěli na pokroku dosaženém za poslední desetiletí, aby systematicky analyzovali Mléčnou dráhu. Například Evropská kosmická agentura Gaia Sonda sledovala svítivost, pohyby a vzdálenosti téměř 1,5 miliardy hvězd v Mléčné dráze.

Navíc je nyní k dispozici mnohem více a kvalitnějších dat galaxií, což usnadňuje srovnání Mléčné dráhy s nimi. Například průzkum MaNGA analyzoval téměř 10 000 galaxií v hloubce přes 2 700 čtverečních stupňů oblohy. (Pro srovnání, úplněk při pohledu ze Země pokrývá asi 0,5 čtverečních stupňů.)

Průzkum MaNGA zkoumal, jak se mění chemické složení každé galaxie od jejího středu k vnějším oblastem. Navíc moderní simulace formování a vývoje galaxií mohou modelovat historii tisíců galaxií po r velký třesk Dnes. Například simulace TNG50 od německých a amerických vědců modeluje krychli vesmíru o průměru více než 230 milionů světelných let a sleduje současný vývoj tisíců galaxií za 13,8 miliardy let historie.

V nové studii se vědci rozhodli rekonstruovat co mimozemští astronomové viděli by, kdyby analyzovali Mléčnou dráhu, aby zmapovali množství toho, co astronomové nazývají „kovy“ – všech prvků těžších než vodík a helium, které tvoří 99 % veškeré „normální“ hmoty ve vesmíru. (Tajemný černá hmota je však asi šestkrát častější než normální hmota.)

Příbuzný: Co je spirální galaxie?

Mléčná dráha má tvar disku, takže se vědci zaměřili na to, jak by mimozemští vědci viděli, jak se mění množství kovů v galaxii. Jak hvězdy rostou, proces jaderné fúze, který pomáhá udržet hvězdy naživu, produkuje kovy ve hvězdách, a když masivní hvězdy zemřou supernova výbuchy, vypudí tyto kovy ven. Hvězdy zrozené dříve v čase tedy obsahují méně kovů, zatímco hvězdy zrozené později obsahují více. Mapování, které oblasti galaxie mají hvězdy s méně nebo více kovy, odhalí, které oblasti vytvořily její hvězdy dříve a později.

Astronomové také museli vysvětlit, jak může mezihvězdný prach zašpinit pohled na Mléčnou dráhu ze Země. To zahrnovalo kombinaci jejich pozorování se známými vlastnostmi prachu a hvězd za účelem rekonstrukce skutečného rozložení hvězd v galaxii.

Vědci zjistili, že pokud sledovali průměrný obsah kovů ve hvězdách od jádra Mléčné dráhy směrem ven, zvýšil se a dosáhl obsahu kovu blízkého obsahu naše slunce ve vzdálenosti asi 23 000 světelných let od středu. (Slunce je asi 26 000 světelných let od jádra galaxie.)

Ve větších vzdálenostech od jádra Mléčné dráhy však průměrný obsah kovu klesá a asi 50 000 světelných let od středu galaxie dosahuje zhruba třetiny hodnoty Slunce.

Aby vědci zjistili, proč tento pás kovu existuje, podívali se na hvězdy podle jejich věkového rozmezí. Zjistili, že každá věková skupina sledovala trend, kdy byl větší obsah kovu v blízkosti jádra Mléčné dráhy a méně kovu dále. Starší hvězdy s mnohem nižším obsahem kovů jsou však hojnější v blízkosti jádra galaxie, zatímco mladší hvězdy jsou běžnější dále. V průměru to vedlo k metalickému vzoru, který vědci detekovali.

Astronomové poté porovnali Mléčnou dráhu s 321 galaxiemi v průzkumu MaNGA s podobnou hmotností jako naše galaxie, která také obsahuje podobné množství hvězd. Všechny tyto galaxie jsou také viditelné přímo zepředu, což výzkumníkům pomáhá vidět, jak se liší úrovně kovů v jednotlivých galaxiích. Vědci použili stejná kritéria k identifikaci 134 galaxií podobných Mléčné dráze v simulaci TNG50.

Celkově astronomové zjistili, že Mléčná dráha není mezi galaxiemi běžná, ale ani jedinečná. Pouze asi 1 % galaxií ve vzorku MaNGA a 11 % galaxií v simulaci TNG50 vykazovalo kovový vzor podobný vzoru Mléčné dráhy. Poznamenali, že tento rozdíl mezi 1 a 11 % může být způsoben nejistotami v datech MaNGA a omezeními přesnosti simulace TNG50 při modelování vesmíru.

Kromě toho tým zjistil, že chemická povaha Mléčné dráhy je vzácná mezi galaxiemi jejího hrubého tvaru a struktury.

“Hlavním důsledkem je, že naše Mléčná dráha není typickou galaxií Mléčné dráhy,” řekl Bergemann. “Jinými slovy, Mléčná dráha se mohla vyvinout odlišně ve srovnání s jinými podobnými.”

jasný pás Mléčné dráhy se klene na noční obloze nad dvěma komplexy observatoří v Chile

jasný pás Mléčné dráhy se klene na noční obloze nad dvěma komplexy observatoří v Chile

SOUVISEJÍCÍ PŘÍBĚHY:

“Jak vypadá galaxie Mléčná dráha?”

— Hledání mimozemského života (odkaz)

— Proč má Mléčná dráha spirální ramena? Nová data z Gaia pomáhají vyřešit hádanku

Pokud jde o to, proč se Mléčná dráha jeví jako neobvyklá, vědci poznamenali, že relativní nedostatek hvězd bohatých na kov v blízkosti středu naší galaxie může souviset s tvorbou takzvané boule, přibližně kulové oblasti starších hvězd obklopujících galaxii. . střed ve vzdálenosti asi 5000 světelných let. Zrození výdutě pravděpodobně vyčerpalo většinu plynného vodíku v této oblasti, takže následná tvorba hvězd je mnohem obtížnější.

Je ale také možné, podle výzkumníků, že střed naší galaxie supermasivní černá díra se mohly najednou stát výjimečně aktivními a vyvrhovat částice a záření, které brzdily tvorbu hvězd.

Členové týmu dodali, že relativní nedostatek kovů ve vnějším disku Mléčné dráhy lze také vysvětlit řadou různých scénářů. Například naše galaxie mohla spolknout menší galaxii s plynem obsahujícím velmi málo kovu. Tento plyn mohl později sloužit jako surovina pro hvězdy s méně kovy ve vnějším disku Mléčné dráhy. Odhady, které astronomové v současné době mají ohledně rozsahu vnějšího disku Mléčné dráhy, mohou být také mylné a zkreslují rozdíl mezi Mléčnou dráhou a ostatními galaxiemi.

V nové studii se vědci zaměřili na železo, protože tento kov je ve hvězdách v Mléčné dráze poměrně snadno měřitelný.

“Zajímavým směrem výzkumu by bylo pokusit se změřit více chemických prvků,” řekl Bergemann. „Například kyslík, klíčový prvek života na Zemi, lze měřit i v jiných galaxiích a brzy získáme spoustu dat o chemickém vývoji kyslíku v Mléčné dráze, například díky 4MOST. [at the Paranal Observatory in Chile.] Dalším potenciálně zásadním prvkem je uhlík.“

Vědci podrobně jejich zjištění online 22. června v časopise Nature Astronomy.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *