Ο Γαλαξίας μας

Άρθρο, Ιούνιος 2005

Πριν από μια δεκαετία οι αστρονόμοι είχαν στρέψει την προσοχή τους σε στόχους πολύ πιο μακριά από τον Γαλαξία μας. Αλλά τα τελευταία χρόνια έχει έλθει ξανά στο προσκήνιο με στόχο να καταλάβουμε πως σχηματίστηκε, πόσο μεγάλος είναι και με τι μοιάζει από μακριά.

Αυτό λοιπόν που μάθαμε είναι ότι ο Γαλαξίας αύξησε την περίμετρό του με συγχωνεύσεις άλλων μικρότερων γαλαξιών, όταν άσκησε πάνω τους μεγάλες βαρυτικές δυνάμεις. Ενώ περιβάλλεται από μια αόρατη σφαίρα, που εμφανίζεται να επηρεάζει το χώρο σε μια απόσταση περισσότερο από 100.000 έτη φωτός προς όλες τις κατευθύνσεις.

Και συγχρόνως μάθαμε με τι μοιάζει ο Γαλαξίας μας αν μπορούσαμε να τον δούμε από κάποιο μακρινό γαλαξία.

Κοσμική αρχαιολογία

Το 1994, οι αστρονόμοι επεσήμαναν έναν κοντινό γαλαξία που μέχρι τότε δεν τον είχαν δει ποτέ. Ήταν ο νάνος γαλαξίας Τοξότης που όπως αποδείχθηκε ήταν ο πιο στενός μας γείτονας, ακριβώς 75.000 έτη φωτός από τη γη. Οι ερευνητές τότε άρχισαν να υποψιάζονται ότι ο γαλαξίας αυτός σιγά-σιγά απορροφιόταν από το δικό μας, μια ιδέα που γρήγορα υποστηρίχτηκε από πολλές μελέτες.

Ακολούθησαν κι άλλες παρατηρήσεις συγχωνεύσεων, με εισχωρήσεις μικρών ρευμάτων άστρων, που κινούνται μαζί, μέσα στο Γαλαξία μας, αλλά με πορείες ανεξάρτητες από την κίνηση των υπόλοιπων άστρων του γαλαξία.

Η Γη μας βρίσκεται στα περίχωρα του κύριου δίσκου του Γαλαξία, σε έναν από τους βραχίονες της, περίπου 27.000 έτη φωτός από το γαλαξιακό κέντρο. Από αυτό το σημείο, είναι παντελώς αδύνατο να φανεί ολόκληρος ο Γαλαξίας. Οι αστρονόμοι δεν είχαν ποτέ μια καλή άποψη για το τι συνέβαινε στην άλλη πλευρά του κύριου δίσκου, επειδή η πυκνότητα της σκόνης και των άστρων κάλυπταν την θέα.

Εντούτοις  πιστεύουν οι αστρονόμοι, ότι φαίνεται από μακριά σαν τους άλλους σπειροειδείς γαλαξίες, με σχετικά επίπεδες σπείρες και με μια σφαιρική κεντρική διόγκωση, όπου γύρω από μια μεγάλη κεντρική μαύρη τρύπα  υπάχει μεγάλη συγκέντρωση άστρων.

Με το πρόγραμμα Two Micron All Sky Survey (2MASS) έχει δημιουργηθεί μια καλή εικόνα για το πως φαίνεται ο Γαλαξίας μας από πάνω και μακριά

Η πιο πάνω εικόνα χαρτογραφεί 30.000 άστρα του άνθρακα, όπως φαίνονται στις υπέρυθρες ακτίνες. Αντίθετα από το ορατό φως, η υπέρυθρη ακτίνα διαπερνά τη σκόνη. Ενώ τα άστρα του άνθρακα αντιπροσωπεύουν ένα τμήμα μόνο από τα 500 εκατομμύρια άστρα, που ανιχνεύθηκαν με την έρευνα 2MASS, όλα τους ακτινοβολούν εξίσου. Αυτό επιτρέπει στους ερευνητές να καθορίσουν με ακρίβεια την απόσταση τους ενός από το άλλο, έτσι έγινε δυνατό να παραχθεί ένας τρισδιάστατος χάρτης. Επίσης, τα άστρα του άνθρακα είναι αντιπροσωπευτικά του ευρύτερου γαλαξιακού πληθυσμού, γιατί ούτε νέα ούτε παλιά είναι, ούτε πολύ ελαφρά ή βαριά.

Ο χάρτης μας αποκάλυψε για πρώτη φορά ολόκληρο το εξωτερικό όριο του γαλαξία.

Αόρατη κορώνα

Ολόκληρος ο Γαλαξίας όπως φαίνεται από τη Γη

Τα αστέρια του κύριου δίσκου του Γαλαξία εκτείνονται μια περιοχή του διαστήματος, περίπου, 100.000 έτη φωτός, και η κεντρική διόγκωση είναι μια σφαίρα διαμέτρου περίπου 25.000 ετών φωτός. Για δεκαετίες, αυτή ήταν η επίσημη εικόνα του Γαλαξία μας. Όμως πρόσφατα, αρκετές μελέτες πρόσθεσαν μια μικρή ποσότητα άστρων, που ζουν σε έναν αραιό φωτοστέφανο έξω από τον κύριο δίσκο.

Οι αστρονόμοι σήμερα πιστεύουν ότι η επιρροή του Γαλαξία μας επεκτείνεται σε μια απόσταση 150.000 έτη φωτός προς όλες τις κατευθύνσεις, υπό μορφή αόρατης, αεριώδους σφαίρας, που την ονομάζουν κορώνα. Αλλά πρόσφατα - με τη βοήθεια του διαστημοπλοίου FUSE της NASA, βρήκαν ότι το μέγεθος της κορώνας είναι καταπληκτικό. 

Οι σπείρες του Γαλαξία μας

Και μάλιστα η κορώνα αυτή είναι πολύ θερμή. Πιθανώς έχει μια θερμοκρασία πάνω από 1 εκατομμύριο βαθμούς fahrenheit. Η κορώνα περιέχει σωματίδια με τόσο μικρή πυκνότητα που είναι σχεδόν αδύνατο να ανιχνευτούν. Ακόμα όταν ψυχρά, εξωγαλαξιακά νέφη αερίου υδρογόνου εισχωρούν στην κορώνα, οι εξωτερικοί φλοιοί τους γίνονται υπέρθερμοι και τότε μόνο μπορούν να ανιχνευτούν. Το FUSE βρήκε αρκετά από αυτά τα νέφη που κινούνται στο γαλαξία με ταχύτητα σχεδόν 1,5 εκατομμύριο χιλιόμετρα την ώρα.

Οι ερευνητές δεν είναι βέβαιοι εάν τα νέφη αυτά είναι περισσεύματα από το σχηματισμό του Γαλαξία μας ή εάν είναι κομμάτια μικρότερων γαλαξιών που έχουν αποσχιστεί από άλλους γαλαξίες, εξ' αιτίας της μεγαλύτερης βαρύτητας του Γαλαξία μας.

Βρεφική εικόνα

Εάν η τρέχουσα δομή του Γαλαξία είναι σύνθετη, τότε και η προσπάθεια να φανταστούμε το σχηματισμό και την εξέλιξή του είναι πολύ δύσκολη.

Παρά όλες τις προσπάθειες να βρούμε πληροφορίες για τη δομή και την εξέλιξη του Γαλαξία, μερικά κομμάτια του γρίφου χάνονται για πάντα. Δεν υπάρχει καμία εικόνα πως ήταν στην βρεφική του ηλικία ο Γαλαξίας μας, και κανένας δεν είναι βέβαιος για το πως έμοιαζε πριν.

Υπάρχουν όμως ειδικοί που μελετούν άλλους γαλαξίες, που είναι τόσο μακριά που το φως τους ξεκίνησε όταν σχηματίζονταν οι γαλαξίες, αρκετά δισεκατομμύρια έτη πριν. Μελετώντας τα αποτελέσματα τέτοιων γαλαξιών σε όλα τα στάδια ανάπτυξης, οι αστρονόμοι βρίσκουν τη μορφή που μπορούσε να έχει ο Γαλαξία μας όταν ήταν βρέφος.

Ένας από αυτούς είναι ο Matthew Malkan από το πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας (UCLA) που μαζί με άλλους ερευνητές από το Οχάιο δημιούργησαν μια από τις βαθύτερες γαλαξιακές έρευνες που έγιναν ποτέ, την Hercules Deep Field. Αυτοί συνδύασαν ορατές και υπέρυθρες εικόνες των γαλαξιών σε μια επιλεγμένη περιοχή του ουρανού για να βρουν πόσο μακριά είναι ο κάθε γαλαξίας, πόσο παλιός είναι, και πόσα αστέρια έχει.

Βρεφικές εικόνες μιας αχανούς περιοχής του σύμπαντος από το Hubble με το πρόγραμμα Hercules Deep Field survey. Αυτές μπορεί να μας βοηθήσουν να βρούμε πώς ήταν και ο Γαλαξίας μας στην πρώτη φάση της ζωής του
 

Με όλα αυτά τα στοιχεία, αλλά και με άλλες μελέτες, ο Malkan ψάχνει ενδείξεις για το πώς σχηματίστηκε ο Γαλαξίες.

Οι συγκρούσεις μεταξύ των γαλαξιών ήταν πολύ σημαντικές στο νεαρό σύμπαν, ενώ στις πρώτες ημέρες του Γαλαξία πρέπει να υπήρχε πολύ υλικό που εκσφενδονιζόταν στους γαλαξίες. Το φαινόμενο αυτό άσκησε πιθανώς μεγάλη επίδραση στον τρόπο με τον οποίο εξελίχθηκαν οι γαλαξίες.

Μερικοί θεωρητικοί πιστεύουν ότι αυτές τις συγκρούσεις τείνουν να κάνουν τους γαλαξίες να μοιάζουν περισσότερο σαν μια μπάλα ποδοσφαίρου απ' ό,τι σαν τους πολλούς γνωστούς επίπεδους γαλαξίες με τις κεντρικές διογκώσεις και τους βραχίονες - οι σπειροειδείς γαλαξίες. Ίσως γιατί οι επίπεδες σπειροειδείς δομές ήταν πάρα πολύ εύθραυστες για να μπορέσουν να επιζήσουν όλων των συγκρούσεων.

Το γεγονός αυτός ίσως υπονοεί ότι η κεντρική διόγκωση του Γαλαξία, εάν αυτός είναι όπως οι υπόλοιποι γαλαξίες, ήταν πιθανώς από την αρχή. Ενώ ο δίσκος και οι βραχίονες μοιάζουν να είναι νεώτεροι.

Αφαίρεση του μυστηρίου

Μια σχηματική παράσταση του Γαλαξία μας. Φαίνεται η άλως με την σκοτεινή ύλη (γκρι), τα σφαιρωτά σμήνη (κόκκινοι κύκλοι), ο κεντρικός παχύς δίσκος (μωβ), ο αστρικός δίσκος (λευκό), η περιοχή μεγάλης αστρικής συγκέντρωσης (πορτοκαλιά σφαίρα) και η μαύρη κεντρική τρύπα (μαύρη κουκίδα). Ο αστρικός δίσκος έχει έκταση 100.000 έτη φωτός ενώ η άλως 600.000 έτη φωτός. Η κεντρική μαύρη τρύπα ζυγίζει όσο 3 εκατομμύρια ήλιοι.

Το μεγάλο ζήτημα για το Γαλαξία είναι τώρα εάν αυτή η αναγέννηση της μελέτης του θα μας δώσει μια οριστική εικόνα για τον σχηματισμό και την εξέλιξη του.

Πολλοί πιστεύουν ότι η ιστορία του Γαλαξία κωδικοποιείται στα παρόντα αστέρια, τους τύπους τους και τις κατανομές τους. Αυτό που χρειαζόμαστε για το μέλλον είναι να πάρουμε μια καλή εικόνα των θέσεων και των κινήσεων όσο πιο πολλών άστρων γίνεται, για να μάθουμε τι ήταν αυτό που ανάγκασε τον Γαλαξία να συγκεντρωθεί, πότε πραγματοποιήθηκαν οι συγχωνεύσεις, και πότε εμφανίστηκαν οι εκρήξεις του σχηματισμού των αστεριών.

Συνάμα οι επιστήμονες θα συνδυάσουν μελέτες της ακτινοβολίας όπως και χημικές μελέτες των μεμονωμένων αστεριών στο Γαλαξία μαζί με δείγματα των μακρινών γαλαξιών στις διάφορες φάσεις της εξέλιξης.

Τέλος πιστεύουν ότι το αργότερο μέχρι το τέλος της δεκαετίας θα είναι σε θέση να εξετάσουν αυτούς τους γαλαξίες όταν ήταν σε νεανική φάση.

Πηγή: space.com