Hvorfor galakser kommer i forskellige former

Hængende på væggene i utallige videnskabslokaler rundt om i verden er illustrationer af vores hjemmegalakse, Mælkevejen. Du har sikkert hørt om det. Men du vidste sandsynligvis ikke, at disse plakater er forholdsvis tykkere end en nøglekomponent i selve galaksen.

Det er rigtigt. Som et spejlæg, Mælkevejen består af en central bule omgivet af en flad, tynd skive. Og når vi siger "tynd, "vi mener åndssvagt tynde. Som fysiker og Forbes-korrespondent Jillian Scudder påpeger, "skiven" i Mælkevejen galaksen er omkring 100, 000 lysår lange, men kun cirka 0,6 lysår høj. Det betyder at, forholdsmæssigt, det er 30 gange tyndere end et typisk ark printerpapir.

Astronomer har anslået, at der er omkring 200 milliarder galakser i det observerbare univers. Men når vi ser andre galakser skildret i science fiction -film, de har en tendens til at have den samme grundform som vores. Dette ville være et eksempel på vores menneskecentrerede fordomme. Selvom mange af dem ligner Mælkevejen, andre kommer i vildt forskellige former og former.

Hvordan galakser får deres former

Inden vi går videre, lad os tage et skridt tilbage og tale om, hvad alle galakser har til fælles. Galakser er komplekse systemer, der holdes sammen af ​​tyngdekraften. De består af gasser, stjernestøv og millioner - nogle gange endda milliarder - af stjerner, som ledsages af deres egne planeter og asteroide bælter.

Alligevel ligheder til side, hver galakse har en unik historie at fortælle. Historien om hver enkelt afspejles i dens form. Forskere deler galakser op i en håndfuld udseende-baserede kategorier. Mælkevejen er en spiralgalakse, hvilket betyder, at det ligner en bred, flad skive med en lille bule, der stikker udad i midten.

Dette arrangement er resultatet af rotationshastighed, tid og tyngdekraft. For at lære mere, vi talte med astrofysiker Raja GuhaThakurta, Ph.d., professor ved University of California Santa Cruz, og autoritet om undersøgelsen af, hvordan galakser udvikler sig. Det er et felt, der indbyder til megen debat.

"Fysikken i, hvordan disse ting dannes, er ikke helt kendt eller afgjort, "Siger GuhaThakurta. Ikke desto mindre, Det er en udbredt opfattelse, at de fleste spiralgalakser begynder deres liv som snurrende skyer af gas og støv. Hastigheden, hvormed de roterer, har stor betydning. Ifølge GuhaThakurta, massiv, hurtigt roterende skyer er mere tilbøjelige til at blive spiralgalakser.

Tyngdekraften forsøger at trække disse snurrende, amorfe kroppe i flade planer. Over tid, skyerne er tvunget til at trække sig sammen på grund af tyngdekraften og tab af energi på grund af friktion. Og på grund af et princip kaldet bevarelse af vinkelmoment, når et roterende objekt trækker sig sammen, den roterer hurtigere. Du kan se dette i aktion på din lokale skøjtebane. Erfarne skøjteløbere ved at øge deres snurrehastighed ved at trække deres arme indad.

Så, meget gerne en snurrende klat pizzadej, spiralgalakser dannes, når formløse gas-/støvskyer flader ud ved høj hastighed. De samme fysiske kræfter påvirker også udseendet af de spidse "arme", der kan ses omkring fælgene i sådanne galakser.

"Typerne af spiralarme er næsten helt sikkert relateret til rotationshastigheden, "Siger GuhaThakurta. Hurtigt roterende systemer har en tendens til at have en ring med små, stramme arme. I modsætning, dem, der bevæger sig langsommere, har længere tid, dem løst pakket ind. For at forstå hvorfor, GuhaThakurta anbefaler at prøve et lille hjemmeforsøg:"Forestil dig at røre din kaffe. Læg en klat fløde et andet sted end midten. Du vil bemærke, at cremen vil danne et spiralmønster, siger han. Så, rør brygget med en ske. Hvis du gør det hurtigt, mønsterets arme bliver mindre og strammere.

Bulgens mysterium

Okay, tid til en hurtig opsummering. Så langt, vi har talt om, hvordan spiralgalakser udvikler sig, og hvordan rotation former deres arme. Men hvad er der med de buler, vi nævnte tidligere? I midten af ​​spiralgalakser, finder du en klynge af meget gamle stjerner, der kredser om et centralt punkt. Dette er buen. Mens stjernerne ude på disken bevæger sig rundt i en velordnet, vandret plan, stjernerne, der udgør buen, fungerer som bier, der uretmæssigt sværmer omkring en bikube. Astronomer forsøger stadig at finde ud af, hvordan disse buler dannes. Nogle spekulerer i, at de udvikler sig, før resten af ​​en spiralgalakse gør, mens andre tror, ​​at det omvendte er sandt.

Forestil dig nu en galakse, der er fuld af buler. Denne ting ville være diskfri og enten ligne en kæmpe, afrundet sfære eller en massiv amerikansk fodbold. Inde, dens stjerner ville kredser rundt om galaksenes centrale punkt i alle retninger. Tillykke, du har lige forestillet dig en elliptisk galakse. GuhaThakurta siger, at elliptiske galakser dannes, når to spiralgalakser med sammenlignelig masse smelter sammen. (Selvom han tilføjer, at dette måske ikke er den eneste proces, hvormed elliptiske galakser dannes.)

I øvrigt, vores helt egen Mælkevej er ved at deltage i en af ​​disse fusioner. Eksperter regner med, at den i sidste ende vil kollidere med den nærliggende Andromeda -galakse, en proces, der vil rekonstituere disse to spiralgalakser til en elliptisk galakse. Processen skal begynde omkring 3 milliarder år fra nu og slutte om yderligere 4 milliarder år fra da. Naturligvis, det er ikke noget, du eller jeg vil leve for at se. Men uanset, forskere har allerede fundet på et navn til denne fremtidige elliptiske galakse:De kalder den "Milkomeda". Alle elsker et godt portmanteau.

Det skal bemærkes, at nogle galakser hverken er spiraler eller elliptiske. Såkaldte uregelmæssige galakser mangler buler og kan komme i mange forskellige former. Desuden, forskere har observeret nogle galaktiske fusioner, der i øjeblikket er i gang. Måske ser de flotte ud, afrundede elliptiske en dag, men i øjeblikket, disse fagforeninger fremstår uorganiserede og forvrængede. Der er også et par dokumenterede eksempler på store spiralgalakser, der kannibaliserer mindre, der er kommet for tæt på, med offeret langsomt fortæret lidt efter lidt. Som Hannibal Lecter måske siger, passér fava -bønner og chianti.

Ordet "galakse" stammer fra det græske ord "gala" "hvilket betyder" mælk " - som på" mælkeagtig måde. "Vores har et lysende stjernebånd, der er tydeligt synligt på nattehimlen. Til gamle astronomer, det lignede et stykke spildt mælk.