gov-civil-vilareal.ptΜάχη των διογκώσεων: Έχουν κάνει λάθος οι αστρονόμοι για τους σπειροειδείς γαλαξίες όλο αυτό το διάστημα;
>Μερικά μεγάλα νέα από τον ζωολογικό κήπο Galaxy : Μοιάζει πολύ με ένα κλασικό σχέδιο ταξινόμησης για τους γαλαξίες - το ονειρεύτηκε για πρώτη φορά ο ίδιος ο Έντουιν Χάμπλ! - μπορεί να είναι λάθος. Οι συνέπειες αυτού είναι τόσο δραματικές όσο και κοσμικές: Υπονοεί πολύ έντονα ότι ο τρόπος που σκεφτόμασταν πώς σχηματίζονται και διατηρούν οι γαλαξίες σπειροειδή χέρια είναι επίσης λάθος. Αντί να είναι ημιμόνιμα χαρακτηριστικά των γαλαξιών, μπορεί αντίθετα να εξαφανιστούν, να εξαφανιστούν και να αναμορφωθούν ξανά!
Ουάου. Αυτό είναι μια πολύ μεγάλη υπόθεση.
Η ταξινόμηση είναι ένα φυσικό πρώτο βήμα όταν έχετε μια συλλογή αντικειμένων και προσπαθείτε να τα καταλάβετε. Εάν μπορείτε να τα ταξινομήσετε με κάποιο τρόπο, μπορείτε να αρχίσετε να αποκτάτε εικόνα για αυτά. Μόλις οι αστρονόμοι άρχισαν να τοποθετούν κάμερες σε μεγάλα τηλεσκόπια στα τέλη του 19ου και στις αρχές του 20ού αιώνα, διαπίστωσαν ότι οι γαλαξίες - οι οποίοι ως επί το πλείστον μοιάζουν με μικρά ασαφή μπαλώματα στο μάτι - έχουν μια εκπληκτική ποικιλία σχημάτων. Αλλά εμπίπτουν σε τέσσερις μεγάλες κατηγορίες : ελλειπτικό, σπειροειδές, ακανόνιστο και ιδιότυπο.
Οι σπειροειδείς γαλαξίες (αυτοί με σπειροειδείς βραχίονες) είχαν δύο κύρια συστατικά: τους ίδιους τους βραχίονες και μια κεντρική διόγκωση αστεριών από τα οποία φάνηκε να προέρχονται οι βραχίονες. Επιπλέον, φάνηκε ότι υπήρχε ένα φάσμα σχημάτων αυτών των γαλαξιών, από μικρές διογκώσεις έως μεγάλες. Οι γαλαξίες με μεγάλες κεντρικές διογκώσεις είχαν σφιχτά σπειροειδή χέρια, ενώ εκείνοι με μικρότερες διόγκωση είχαν πιο ανοιχτούς βραχίονες. Ο Hubble και η ομάδα του τα ταξινόμησαν επίσης με αυτόν τον τρόπο, με τους πρώτους να ονομάζονται γαλαξίες Sa και τους δεύτερους Sc, με τους γαλαξίες Sb να είναι ενδιάμεσοι μεταξύ των δύο. Επίσης, οι γαλαξίες Sa τείνουν να έχουν καλά σχηματισμένους συνεχόμενους βραχίονες και οι Sc έχουν πιο σβώλους, λιγότερο καλά καθορισμένους βραχίονες.
Υπήρχε επίσης μια τρίτη δομή, που ονομάζεται μπάρα, η οποία μοιάζει με ένα ορθογώνιο ή παστίλινο σχήμα στη μέση του γαλαξία. Αυτά ονομάζονται σπειροειδείς σπείρες και φάνηκαν να έχουν τις ίδιες δομές με τις κανονικές σπείρες, διαφορετικά ονομάστηκαν Sba to Sbc.
Το διάγραμμα Hubble Tuning Fork ταξινομεί τους γαλαξίες ανάλογα με το σχήμα και τη δομή τους. Οι σπειροειδείς γαλαξίες πηγαίνουν από μεγάλες διόγκωση και σφιχτούς βραχίονες σε μικρούς διογκωμένους βραχίονες με εκτεταμένα χέρια (με παράλληλη σειρά για σπειροειδείς σπείρες). Αλλά νέα εργασία δείχνει ότι αυτό το διάγραμμα μπορεί να είναι ξεπερασμένο. Πίστωση: Karen Masters, Sloan Digital Sky Survey
Το διάγραμμα Hubble Tuning Fork ταξινομεί τους γαλαξίες ανάλογα με το σχήμα και τη δομή τους. Οι σπειροειδείς γαλαξίες πηγαίνουν από μεγάλες διόγκωση και σφιχτούς βραχίονες σε μικρούς διογκωμένους βραχίονες με εκτεταμένα χέρια (με παράλληλη σειρά για σπειροειδείς σπείρες). Αλλά νέα εργασία δείχνει ότι αυτό το διάγραμμα μπορεί να είναι ξεπερασμένο. Πίστωση: Karen Masters, Sloan Digital Sky Survey
Ο Hubble δημιούργησε αυτό που ονομάστηκε διάγραμμα συντονισμού για να περιγράψει όλα αυτά. Από τη μία πλευρά υπήρχαν ελλειπτικοί γαλαξίες, οι οποίοι κυμαινόταν από κυκλικούς (ονομάζονταν Ε0) έως πιο τεντωμένους (έως Ε7). Αυτοί έγιναν το στέλεχος του πιρουνιού, με τα δύο δόντια να είναι οι σπείρες από το Sa στο Sc στο ένα και τις φραγμένες σπείρες στο άλλο.
Κοινή λογική κόλαση ή πολύ νερό
Υπήρχαν άλλοι τρόποι για να γίνει αυτό, αλλά το πιρούνι συντονισμού του Hubble ήταν λίγο πολύ το πρότυπο εδώ και έναν αιώνα. Έκανε μια αξιοπρεπή δουλειά, αλλά υπήρξαν μερικοί γαλαξίες που δεν ταιριάζουν στο πρότυπο. Για παράδειγμα, κάποιος μπορεί να έχει μια μικρή διόγκωση αλλά σφιχτούς βραχίονες, ή έναν άλλο με μεγάλη διόγκωση και αρκετά ανοιχτούς βραχίονες. Εάν υπάρχει ένας γαλαξίας που δεν ταιριάζει, οι αστρονόμοι συνήθως χρησιμοποιούσαν τη δομή του βραχίονα για να τον τοποθετήσουν στο διάγραμμα.
Τώρα, όμως, νέες παρατηρήσεις έχουν ρίξει μια μαϊμού στο κλειδί με όλα αυτά . Αυτοί οι γαλαξίες δεν αποτελούν εξαίρεση. Είναι ο κανόνας.
NGC 1398, ένας φραγμένος σπειροειδής γαλαξίας που είναι, πολύ απλά, πανέμορφος. Πίστωση: ΟΤΙ
NGC 1398, ένας φραγμένος σπειροειδής γαλαξίας που είναι, πολύ απλά, πανέμορφος. Πίστωση: ΟΤΙ
Αυτό προέρχεται από Galaxy Zoo , ένα έργο «επιστήμη των πολιτών» που επιτρέπει στο κοινό να κάνει απλές αναλύσεις πραγματικών δεδομένων. Για παράδειγμα, οι σύγχρονες έρευνες του ουρανού επιστρέφουν τόσα πολλά δεδομένα που είναι αδύνατο για λίγους αστρονόμους να καθίσουν και να το αλέσουν. Ωστόσο, αποδεικνύεται ότι οι μη αστρονόμοι μπορούν να κάνουν μια αρκετά αξιόπιστη δουλειά σε ορισμένες εργασίες ανάλυσης, όπως, για παράδειγμα, κοιτάζοντας μια εικόνα ενός σπειροειδούς γαλαξία και καθορίζοντας εάν τα χέρια είναι σφιχτά τυλιγμένα ή πιο ανοιχτά. Μελέτες έχουν δείξει ότι εάν αρκετοί άνθρωποι ανατρέξουν στα δεδομένα, συνολικά τα αποτελέσματα (όταν ελέγχονται από επαγγελματίες) είναι αρκετά ακριβή. Το έργο είναι πραγματικά διασκεδαστικό και περιλαμβάνει μόνο μια απλή διεπαφή ιστού.
Σε αυτή την περίπτωση, ο Galaxy Zoo παρουσίασε στους ανθρώπους δεδομένα από την έρευνα Sloan Digital Sky Survey. Περισσότεροι από 250.000 μεγάλοι, φωτεινοί γαλαξίες ελέγχθηκαν από 160.000 άτομα, οι οποίοι απάντησαν σε απλές ερωτήσεις σχετικά με αυτούς. Ακόμα και τα πιο απλά αποτελέσματα είναι σημαντικά. για παράδειγμα, διαπίστωσαν ότι το 92% των γαλαξιών που ταξινομούνται είναι σπειροειδείς ή ελλειπτικοί, ενώ το υπόλοιπο 8% είναι ακανόνιστοι ή περίεργοι. Αμέσως που μας λέει κάτι για μεγάλους, φωτεινούς γαλαξίες!
Αλλά είναι οι συνέχειες όπου τα πράγματα έγιναν ενδιαφέροντα. Όταν ένα υποσύνολο σπειροειδών γαλαξιών (αυτοί που είχαν χαρακτηριστικά πιο εύκολο να εντοπιστούν) ταξινομήθηκαν ανάλογα με το μέγεθος της διόγκωσής τους και τον ανεμοστρόβιλο του βραχίονα (αυτό που οι αστρονόμοι αποκαλούν γωνία κλίσης ), δεν βρήκαν σχεδόν καμία συσχέτιση μεταξύ των δύο!
Υπάρχει μια αδύναμη συσχέτιση στο ότι οι γαλαξίες με μεγάλες διογκώσεις τείνουν να ευνοούν το να έχουν πιο σφιχτά τραυματισμένα χέρια, αλλά αυτό δεν ήταν σε καμία περίπτωση ο κανόνας. Και οι γαλαξίες με μικρότερες διογκώσεις βρέθηκαν να έχουν όπλα σε όλο το φάσμα, από σφιχτά τραυματισμένους έως πολύ μακρινούς.
Αυτό πετάει μπροστά στο διάγραμμα του πιρούνι συντονισμού Hubble. Και γίνεται καλύτερο: Διαπίστωσαν επίσης ότι οι γαλαξίες με ράβδους τείνουν να έχουν πιο ανοιχτές αγκάλες. Αυτό μας λέει κάτι σημαντικό για το πώς σχηματίζονται και εξελίσσονται οι σπειροειδείς γαλαξίες με την πάροδο του χρόνου. Αλλά τί?
το αγόρι με τις ριγέ πιτζάμες
Ο θεαματικός σπειροειδής γαλαξίας Μ61, που παρατηρήθηκε από το πολύ μεγάλο τηλεσκόπιο 8,2 μέτρων. Πίστωση: ΟΤΙ
Ο θεαματικός σπειροειδής γαλαξίας Μ61, που παρατηρήθηκε από το πολύ μεγάλο τηλεσκόπιο 8,2 μέτρων. Πίστωση: ΟΤΙ
Mightσως νομίζετε ότι σχηματίζονται σπειροειδείς βραχίονες επειδή, λόγω της βαρύτητας, τα αστέρια πλησιάζουν στο κέντρο του γαλαξία περιστρέφονται γρηγορότερα από τα αστέρια που βρίσκονται πιο μακριά, έτσι εμφανίζεται φυσικά ένα σπιράλ μοτίβο. Αλλά υπάρχει ένα πρόβλημα με αυτό: Με την πάροδο του χρόνου, αυτό θα εξαντλούσε τα όπλα, καταστρέφοντας τη δομή. Η σκέψη ήταν ότι βλέπουμε τόσους πολλούς γαλαξίες με όπλα που δεν μπορούν να λειτουργήσουν έτσι.
Έτσι οι αστρονόμοι ήρθαν με μια ιδέα ονομάζεται υπόθεση κύματος πυκνότητας. Οι σπειροειδείς βραχίονες, σύμφωνα με αυτό, μοιάζουν περισσότερο με μποτιλιάρισμα αστέρων και αερίου σε έναν γαλαξία. Ένα μποτιλιάρισμα σε ένα δρόμο μπορεί να παραμείνει για μεγάλο χρονικό διάστημα, ακόμα κι αν μεμονωμένα αυτοκίνητα κινούνται μέσα και έξω από αυτά. Οι σπειροειδείς βραχίονες θεωρήθηκαν το κοσμικό ισοδύναμο, όπου σχηματίζονται κύματα πυκνότητας λόγω της περίπλοκης φυσικής της βαρύτητας ενός γαλαξιακού δίσκου. Τα αστέρια κινούνται μέσα και έξω από αυτά, αλλά το ίδιο το κύμα επιμένει. Με αυτόν τον τρόπο, τα χέρια δεν τελειώνουν με την πάροδο του χρόνου.
Αυτό είναι το βασικό παράδειγμα που χρησιμοποιούν οι αστρονόμοι και έχουν δημοσιευτεί αμέτρητα έγγραφα ... αλλά αυτά τα νέα αποτελέσματα δείχνουν ότι αυτό μπορεί να μην είναι σωστό. Αυτή η ιδέα κύματος πυκνότητας βασίζεται στο διάγραμμα διόρθωσης διχάλας, όπου οι βραχίονες και τα εξογκώματα είναι στενά συνδεδεμένα. η φυσική του κύματος πυκνότητας συνδέει τους σπειροειδείς βραχίονες κατά κάποιο τρόπο με το μέγεθος της διόγκωσης. Αλλά τα ευρήματα του Galaxy Zoo δείχνουν ότι κάτι άλλο συμβαίνει, αφού τα χέρια δεν φαίνεται να νοιάζονται υπερβολικά για το μέγεθος της διόγκωσης.
Αυτό που υποστηρίζουν οι αστρονόμοι που είναι υπεύθυνοι για το έργο είναι ότι σχηματίζονται σπειροειδείς βραχίονες λόγω κάποιου είδους διαταραχής στον δίσκο των γαλαξιών (παρόμοιο με το πώς η υπόθεση του κύματος πυκνότητας λέει ότι σχηματίζονται επίσης), αλλά το μοτίβο δεν είναι απαραίτητα επίμονο. Αντ 'αυτού, τα χέρια μπορούν να τελειώσουν, σφίγγοντας με την πάροδο του χρόνου. Κάποια στιγμή το μοτίβο καταστρέφεται, τα χέρια εξαφανίζονται και στη συνέχεια η διαδικασία ξεκινά από την αρχή.
Αυτό θα εξηγούσε τη συμπεριφορά που βλέπουν στα δεδομένα. Παρόλο που δεν καταδύονται σε αυτό, ισχυρίζονται επίσης ότι μια κεντρική ράβδος επιβραδύνει κατά κάποιο τρόπο αυτήν τη διαδικασία, αφού οι γαλαξίες με ράβδο τείνουν να έχουν πιο ανοιχτές αγκάλες. Η σύνδεση εκεί δεν έχει γίνει ακόμη κατανοητή.
Λοιπόν, πώς έλειψε το Hubble όλο αυτό; Απλό: Αυτός και η ομάδα του είχαν ένα πολύ περιορισμένο δείγμα γαλαξιών για να κοιτάξουν. Απλώς δεν είχαν αρκετά δείγματα για να βγάλουν ισχυρά συμπεράσματα. Οι σύγχρονες έρευνες έχουν χιλιάδες ή και εκατομμύρια γαλαξίες, επιτρέποντας πολύ καλύτερη στατιστική ανάλυση.
Είναι αστείο για μένα? χρησιμοποιούσαμε το διάγραμμα του Hubble για όλες αυτές τις δεκαετίες και ο λόγος που αυτό χάθηκε εκείνη την εποχή είναι, ειρωνικά, τόσα πολλά δεδομένα! Χρειάστηκε ο Galaxy Zoo και το τεράστιο πλήθος συμμετεχόντων του για να μπορέσουν να κοσκινίσουν αυτά τα δεδομένα, διαθέτοντας μικρά ποσά σε κάθε άτομο. Ακόμη και οι υπολογιστές δεν κάνουν τέλεια δουλειά, αφού τείνουν να προγραμματίζονται με τις δικές μας προκαταλήψεις για ταξινόμηση. Οι πολίτες επιστήμονες δεν εργάζονται κάτω από αυτό το βάρος και είναι ελεύθεροι να βρουν νέα πράγματα.
Λάβετε υπόψη σας, αυτό είναι μόνο το πρώτο βήμα προς μια νέα κατεύθυνση. Η ιδέα ότι οι σπειροειδείς βραχίονες τυλίγονται υπάρχει στην αστρονομική κοινότητα εδώ και λίγο καιρό, κερδίζοντας δημοτικότητα, αλλά αυτό είναι μια σημαντική ώθηση για αυτό. Τώρα οι επαγγελματίες πρέπει να μπουν και να επεξεργαστούν τη φυσική και να εξηγήσουν τις παρατηρήσεις με τρόπους που δεν είχαν κάνει πριν.
Αυτό είναι συναρπαστικό. Τι νέα πράγματα θα ανακαλύψουν, διαδικασίες που δεν είχαν ακόμη ληφθεί υπόψη και λειτουργούν σε κλίμακες δεκάδων και εκατοντάδων χιλιάδων ετών φωτός;
Όπως επισημαίνουν οι συγγραφείς, ακόμη και μετά από πάνω από έναν αιώνα μελέτης σπειροειδών βραχιόνων σε γαλαξίες, εξακολουθούν να υπάρχουν βασικά πράγματα για αυτά που δεν καταλαβαίνουμε. Ας ελπίσουμε ότι αυτό είναι ένα μεγάλο βήμα προς την επίλυσή του.
