Τετραπλή κοσμική συγχώνευση γαλαξιών

Πηγή: NewScientist, 7 Αυγούστου 2007

Αμερικανοί αστρονόμοι παρακολούθησαν, με τη βοήθεια του διαστημικού τηλεσκοπίου υπέρυθρων ακτίνων Spitzer, μία από τις μεγαλύτερες κοσμικές συγκρούσεις που έχουν παρατηρηθεί ποτέ. Πρόκειται για τη σύγκρουση και εν συνεχεία τη συγχώνευση τεσσάρων γαλαξιών σε έναν γιγάντιο γαλαξία, που βρίσκονται στο κέντρο ενός σμήνους γαλαξιών γνωστού ως CL0958+4702 και το οποίο απέχει 5 περίπου δισεκατομμύρια έτη φωτός από μας.

Οι τρεις από αυτούς είναι στο μέγεθος του δικού μας Γαλαξία, ενώ ο τέταρτος είναι περίπου 3πλάσιος, γι' αυτό και οι αστρονόμοι πιστεύουν πως πρόκειται για μια από τις μεγαλύτερες συγχωνεύσεις όσον αφορά σε σύνολο αστρικής μάζας.

Αριστερά: Με λευκό χρώμα διακρίνονται οι γαλαξίες καθώς και ο σχηματισμός των άστρων, ενώ σε πορτοκαλί και κόκκινο χρώμα διακρίνονται άλλα άστρα και γαλαξίες.

Εκτός από το Spitzer, η ομάδα των αστρονόμων χρησιμοποίησε και δύο αστεροσκοπεία στην Αριζόνα καθώς και το τηλεσκόπιο ακτίνων Χ Chandra της ΝΑSΑ για να μετρήσει τη μάζα της δέσμης γαλαξιών μέσα στην οποία έγινε η σύγκρουση.

Επιπλέον, οι ίδιοι επιστήμονες ανακάλυψαν ένα κολοσσιαίο σε σχήμα βεντάλιας σχηματισμό,  που αποτελείται από παλιά, κόκκινα άστρα, σε απόσταση περίπου 360.000 φωτός από την περιοχή της συγχώνευσης, που προφανώς πετάχτηκαν μακριά από τον τόπο της σύγκρουσης όταν οι γαλαξίες κινήθηκαν σπειροειδώς ο ένας προς τον άλλο. Ο αριθμός των άστρων σε αυτόν τον σχηματισμό είναι 3πλάσιος από αυτόν του Γαλαξία μας.

Περίπου τα μισά από αυτά τα άστρα θα εισέλθουν στους γαλαξίες, οι οποίοι θα συγχωνευτούν σε έναν γιγάντιο γαλαξία, 10πλάσιο του δικού μας Γαλαξία, στα επόμενα περίπου 100 εκατομμύρια χρόνια. Ενώ τα υπόλοιπα άστρα θα συνεχίσουν να περιφέρονται ελεύθερα.

Ένα, επίσης, ενδιαφέρον στοιχείο είναι ότι οι τέσσερις γαλαξίες αποτελούνται και αυτοί από παλιά, κόκκινα άστρα, δηλαδή έχασαν όλοι το αέριο που θα ήταν απαραίτητο για τον σχηματισμό νέων άστρων.

Το στοιχείο αυτό είναι σε συμφωνία και με άλλες παρατηρήσεις ότι γαλαξίες μέσα σε σμήνη περιέχουν λιγότερα νεαρά άστρα από αυτούς που είναι έξω από τα σμήνη.

"Εδώ και μια δεκαετία γίνεται μια συζήτηση πάνω στο πώς μεγαλώνουν οι γαλαξίες", λέει ο Kenneth Rines του Κέντρου Αστροφυσικής Σμισθόνιαν στο Χάρβαρντ. "Και υπάρχουν δύο αντίπαλα στρατόπεδα για το πως αυξάνονται οι γαλαξίες: το ένα υποστηρίζει ότι αυξήθηκαν με φυσικό τρόπο και το άλλο με την διατροφή", λέει ο Kenneth Rines.

Στο σενάριο του φυσικού τρόπου οι γαλαξίες αυξήθηκαν με διαφορετικούς ρυθμούς στο πρώιμο σύμπαν ανάλογα με την πυκνότητα της σκοτεινής ύλης στον τόπο γεννήσεως τους. Η ιδέα αυτή λέει ότι ο σχηματισμός των γαλαξιών συνέβη πιο σύντομα στα πυκνά περιβάλλοντα που τελικά σχημάτισαν σμήνη, από ότι στα περιβάλλοντα με μικρή πυκνότητα.

Αυτό σημαίνει ότι οι γαλαξίες στα συσσωρευμένα μεγάλα σμήνη απλώς σχηματίστηκαν, συγχωνεύτηκαν και εξάντλησαν το αέριο τους, νωρίτερα από ότι οι γαλαξίες,  σαν τον Γαλαξία μας, που ανήκουν σε μικρότερες ομάδες ή σε σχετικά άδειες περιοχές.

Στο δεύτερο σενάριο της 'διατροφής', το περιβάλλον του γαλαξία θα ήταν υπεύθυνο για το ρυθμό σχηματισμού των άστρων του. Κατά συνέπεια, οι αλληλεπιδράσεις του με ένα άλλους γαλαξίες τον απογυμνώνουν από αέριο ή θερμαίνουν το αέριο του, αποτρέποντας το έτσι από τη διαμόρφωση νέων αστεριών, εξηγεί ο Rines.

Δηλαδή, το πρώτο σενάριο λέει ότι το ίδιο το αέριο είναι η αιτία για τη διαμόρφωση των άστρων, ενώ το δεύτερο ότι η αιτία προέρχεται από άλλους γαλαξίες. Και τα δύο σενάρια διαφέρουν πολύ λίγο γι αυτό και η συζήτηση για την αύξηση των γαλαξιών θα συνεχιστεί για πολύ καιρό ακόμα.

Το Ιεραρχικό Μοντέλο εδώ δεν ισχύει

Το Ιεραρχικό Μοντέλο μπορεί και εξηγεί το σχηματισμό μεγάλων γαλαξιών με τη συνένωση πιο μικρών γαλαξιών, που αφού πέρασαν από διάφορα στάδια συνένωσης σχηματίζουν μεγαλύτερα νεφελώματα. Αν αυτό το σενάριο ισχύει, τότε οι μεγαλύτεροι γαλαξίες θα πρέπει να είναι γεμάτοι από νεαρά αστέρια, αφού δημιουργούνται από το αέριο των νεφελωμάτων.

Στην περίπτωση της τετραπλής σύγκρουσης, οι επιστήμονες παρατήρησαν πως τα αστέρια είναι όλα προχωρημένης ηλικίας, κάτι που δεν στηρίζει τη θεωρία του ιεραρχικού μοντέλου. Για να λυθεί το πρόβλημα εισέρχεται μία άλλη θεωρία ότι υπάρχουν συγχωνεύσεις που είναι πλούσιες σε αέριο κι άλλες χωρίς αέριο.

• Στην πρώτη περίπτωση, οι γαλαξίες ξεχειλίζουν από αέριο, το οποίο αναφλέγεται για να σχηματίσει νεαρά αστέρια.

• Στην αντίθετη περίπτωση όμως, οι μεγάλοι γαλαξίες μπορούν να συγκρούονται χωρίς να σχηματίζονται νέα άστρα.

Το ίδιο συμβαίνει και στη σύγκρουση των τεσσάρων γιγάντων. Το τηλεσκόπιο Spitzer δείχνει πως δεν υπάρχει αέριο, εξηγώντας έτσι την απουσία νέων αστέρων.  

Από τις παρατηρήσεις φαίνεται ότι οι μεγαλύτεροι γαλαξίες σχηματίστηκαν σχετικά πρόσφατα μέσα από μεγάλες συγχωνεύσεις. Επιπλέον η σύγκρουση αυτή μας μαθαίνει τι θα συμβεί σε 5 δισ. έτη από τώρα όταν θα συγκρουστεί ο Γαλαξίας μας με τον γειτονικό γαλαξία της Ανδρομέδας.

Η ανακοίνωση της ανακάλυψης έγινε στο περιοδικό Astrophysical Journal Letters

Το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer που εκτοξεύθηκε στο Διάστημα τον Αύγουστο του 2003 μπορεί να βλέπει εκεί που δεν βλέπουν τα οπτικά τηλεσκόπια, δηλαδή στο υπέρυθρο φάσμα του φωτός ή στα μήκη κύματος που εκπέμπουν τη θερμότητα τα ουράνια σώματα. Το μεγαλύτερο μέρος της υπέρυθρης ενέργειας μπλοκάρεται από την ατμόσφαιρα της Γης και δεν μπορεί να παρατηρηθεί από το έδαφος.

Στο διάστημα πολλές περιοχές είναι γεμάτες με πυκνά νέφη αερίων και σκόνης που εμποδίζουν την ορατή ακτινοβολία να περάσει. Το υπέρυθρο φως μπορεί όμως να διεισδύσει σε αυτά τα νέφη αποκαλύπτοντας έτσι στους ερευνητές σκηνές από τον σχηματισμό των άστρων, το κέντρο των γαλαξιών και καινούργιων πλανητικών συστημάτων.

Μπορούν επίσης οι αστρονόμοι να εξετάσουν πιο ψυχρά αντικείμενα, όπως μικρότερα αστέρια όχι τόσο λαμπερά για να φαίνονται από μακριά, πλανήτες έξω από το ηλιακό μας σύστημα και γιγαντιαία μοριακά νέφη.