Povežite se s nama

Pretražite Kozmos

Svemir

Objašnjeno porijeklo ultra difuznih galaksija

Znanstvenici su simulirali gotovo 14 milijardi godina evolucije i pratili konačnu raspodjelu ultra difuznih galaksija.

Astronomi su analizirali nastanak ultra difuznih galaksija pomoću kozmoloških simulacija. Pokazalo se da su neki od mirujućih predstavnika ove klase – odnosno galaksija u kojima je prestalo aktivno stvaranje zvijezda – daleko od galaktičkih jata. To se događa zbog interakcije s gustim galaktičkim jatom, zbog čega ultra difuzna galaksija prvo gubi materiju i prestaje stvarati nove zvijezde, a zatim odlijeće od jata za nekoliko megaparseka.

Sve što trebate znati o ultra difuznim galaksijama

Što su ultra difuzne galaksije?

Ultra difuzne galaksije nazivaju se galaksije koje sadrže stotine do tisuće puta manje zvijezda po veličini usporedivoj s Mliječnom stazom – to jest, mnogo su lakše i blijeđe od tipične velike galaksije, što ih čini teškima za promatranje. Podrijetlo objekata s takvim svojstvima još nije konačno utvrđeno.

Nastavak teksta je ispod oglasa.

Grupe

Prema zapažanjima, ultra difuzne galaksije mogu se podijeliti u dvije skupine: u nekima se događa relativno aktivno stvaranje zvijezda (s tipičnom brzinom u rasponu od 0,001-1 solarne mase godišnje), dok su druge već izumrle i ne stvaraju nove zvijezde. U ovom slučaju, karakterističan raspored mirujućih galaksija su guste skupine galaksija, a stvaranje zvijezda obično se opaža u ultra difuznim galaksijama izvan takvih jata.

Raspodjela ultra difuznih galaksija koje stvaraju zvijezde (plave zvijezde) i izumrle (crvene zvijezde) u simuliranom volumenu (dimenzije duž svake osi su reda desetaka megaparseka). Ukupna galaktička struktura prikazana je u sivim tonovima.Izvori: José Benavides i sur. / Astronomska pisma prirode, 2021

Fizika galaksija

Ti su podaci u skladu s kvalitativnim razumijevanjem fizike galaksija. Budući da se nalazi u jatu, ultra difuzna galaksija gubi vlastitu materiju zbog interakcije s gustim okruženjem i nema od čega stvarati nove zvijezde, dok izvan klastera gubitak materije nije tako intenzivan i ima dovoljno materijala za formaciju zvijezda.

Mirne ultra difuzne galaksije

Međutim, neke mirujuće ultradifuzne galaksije nalaze se daleko od gustih galaktičkih jata, gdje gustoća okoliša nije dovoljna da uzrokuje da galaksija izgubi mnogo tvari. Kvalitativno zaključivanje više nije dovoljno za teorijsko objašnjenje takvih opažanja, a potrebni su i detaljni kvantitativni modeli i računalne simulacije.

Nastavak teksta je ispod oglasa.

Hubble uočio 3 galaksije iz ranog svemira

Hidrodinamičke kozmološke simulacije

Astronomi su pratili evoluciju ultradifuznih galaksija u hidrodinamičkim kozmološkim simulacijama. Znanstvenici su odabrali područje linearne veličine 50,7 megaparseka. Unutar njega smjestili su oko deset milijardi čestica mase oko 10 5 solarnih masa, koje su simulirane običnom i tamnom tvari. Osim gravitacije, simulacija je uzela u obzir stvaranje zvijezda, hlađenje i zagrijavanje plina, evoluciju kemijskog sastava svemira, mehanizme povratne sprege za zvijezde i crne rupe te magnetska polja.

Podhalosi

Autori su identificirali objekte pomoću subhalosa (zbijanje čestica modela), koji su sadržavali komponentu zvjezdane mase. Za identificirane galaksije izračunate su masa (zvjezdana i ukupna), morfološki parametar (koji opisuje oblik galaksije) i karakteristični polumjer – udaljenost unutar koje se nalazi polovica cijele zvjezdane mase galaksije.

Nastavak teksta je ispod oglasa.

Raspodjela veličina i masa svjetlosnih galaksija u simulacijama i opažanjima. Zvjezdice prikazuju ultradifuzne galaksije iz simulacije, ostale oznake u boji prikazuju promatrane ultra difuzne galaksije. Crna linija prikazuje srednju veličinu galaksije u simulaciji za datu masu.Izvori: José Benavides i sur. / Astronomska pisma prirode, 2021

Kriteriji

Istraživači će pripisati pojedinu galaksiju ultra difuznoj ako je njezina masa u rasponu od 10 7,5 -109 solarnih masa (odgovara opažanjima), a među galaksijama bliskih masa spada u pet posto najvećih u radijusu. Zahvaljujući tim kriterijima, mase i veličine simuliranih ultra difuznih galaksija praktički se podudaraju s onima koje su stvarno promatrane.

14 milijardi godina evolucije

Počevši simulaciju s crvenim pomakom z = 127, znanstvenici su simulirali gotovo 14 milijardi godina evolucije dodijeljenog volumena i pratili konačnu raspodjelu ultra difuznih galaksija u ukupnoj prostornoj strukturi.

Rezultati

Pokazalo se da je tijekom simulacije ugašeno oko četvrtine ultra difuznih galaksija. Istodobno, globalna se slika podudarala s kvalitativnim očekivanjima: galaksije u mirovanju uglavnom su koncentrirane u grozdovima, a zvijezde koje se formiraju ravnomjernije su raspršene po razrijeđenim regijama.

Nastavak teksta je ispod oglasa.

Dodatna otkrića

Ipak, astronomi su također pronašli izolirane mirujuće ultra difuzne galaksije u konačnoj raspodjeli na udaljenostima od nekoliko megaparseka do najbližih jata. Nakon što su detaljnije pratili njihovo kretanje i brzinu stvaranja zvijezda u vremenu, istraživači su otkrili da se takvi objekti stvaraju kao posljedica interakcije s jatom u ranijoj fazi evolucije (u prosjeku prije 5,5 ± 2,5 milijardi godina s trajanjem interakcije od oko jedne i pol milijarde godina).

Vrh: Dijagram približavanja ultra difuzne galaksije s jatom i kasnijeg izumiranja formiranja zvijezda. Vrijeme se iscrtava vodoravno, a udaljenost do središta klastera okomito. Crna puna linija prikazuje veličinu grozda. Dolje: shematske slike plina (prikazane plavom bojom) i zvijezda (prikazane crvenom bojom) u ultra difuznoj galaksiji u različitim fazama njene evolucije.Izvor: José Benavides i sur. / Astronomska pisma prirode, 2021

Galaksije odlijeću

Približavajući se jatu, galaksija koja aktivno stvara zvijezde ulazi u gusti medij i gubi materijal, uslijed čega izumire. U ovom slučaju, s uspješnom izlaznom putanjom, ultra difuzna galaksija može napustiti skup nakon interakcije i, kroz milijardu godina, odletjeti na udaljenosti od nekoliko megaparseka od nje.

Ostala svojstva

Autori su primijetili druga svojstva koja razlikuju mirujuće ultra difuzne galaksije od onih koje stvaraju zvijezde te će omogućiti da se simulacijama provjeri primjerenost primjenom opažanja. Konkretno, oblik prvih uvijek je bliži sferičnom, dok je među posljednjim bilo i onih oblika diska i sfernog oblika.

Nastavak teksta je ispod oglasa.

Mirujuće galaksije su lakše

Osim toga, pokazalo se da su galaksije u mirovanju izbačene iz jata nekoliko puta lakše u usporedbi s onima koje stvaraju zvijezde iste zvjezdane mase-to jest, izgubile su ne samo običnu tvar, već i zamjetan dio tamne tvari (o čemu svjedoči i profili gustoće tamne tvari, koji su na rubovima izbačeni iz nakupina ultra difuznih galaksija oštriji od onih sličnih galaksija koje stvaraju zvijezde).

Pridružite se raspravi u našoj Telegram gruppi. KOZMOS Telegram-t.me/kozmoshr

Izvori:

• Benavides, J. A., Sales, L. V., Abadi, M. G., Pillepich, A., Nelson, D., Marinacci, F., Cooper, M., Pakmor, R., Torrey, P., Vogelsberger, M., & Hernquist, L. (2021, September 6). Quiescent ultra-diffuse galaxies in the field originating from backsplash orbits. Nature News.
• Connellan, I. (2021, September 7). The mysteries of ultradiffuse galaxies. Cosmos Magazine.
• Phys.org. (n.d.). Astronomers explain origin of elusive ultradiffuse galaxies.
• ScienceDaily. (2021, September 6). Astronomers explain origin of elusive ultradiffuse galaxies.

Nastavak teksta je ispod oglasa.

Pročitaj više

Oglas