Οι ερευνητές επιδιώκουν να κατανοήσουν πώς οι περιοχές του «κοσμικού ιστού» επηρεάζουν τη συμπεριφορά των γαλαξιών

Οι ερευνητές επιδιώκουν να κατανοήσουν πώς οι περιοχές του «κοσμικού ιστού» επηρεάζουν τη συμπεριφορά των γαλαξιών

Χρονική σήμανση: 30 Ιανουαρίου 2024 12:27 μ.μ.
Κόμβος πηγής: 3089918
30 Ιανουαρίου 2024 (Ειδήσεις Nanowerk) Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Κάνσας ελπίζουν να κατανοήσουν καλύτερα τους περίπλοκους μηχανισμούς πίσω από την εξέλιξη των γαλαξιών, οι οποίοι ταξιδεύουν μέσω ενός «κοσμικού ιστού» διαφορετικών περιβαλλόντων κατά τη διάρκεια της ζωής τους. Ο Gregory Rudnick, καθηγητής φυσικής και αστρονομίας στο KU, ηγείται μιας ομάδας που κέρδισε πρόσφατα μια επιχορήγηση 375,000 δολαρίων από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών για τη μελέτη "περιεκτικότητας αερίων και ιδιότητες σχηματισμού άστρων των γαλαξιών" που μεταβάλλονται ανάλογα με το πού κινούνται μέσα από σύμπαν. «Ο πρωταρχικός στόχος αυτού του έργου είναι να κατανοήσει τον αντίκτυπο των περιβαλλοντικών παραγόντων στο μετασχηματισμό των γαλαξιών», είπε ο Rudnick. «Στο σύμπαν, οι γαλαξίες απλώνονται σε μια ανομοιόμορφη κατανομή που χαρακτηρίζεται από ποικίλες πυκνότητες. Αυτοί οι γαλαξίες συγκεντρώνονται σε μεγάλα σμήνη, που περιλαμβάνουν εκατοντάδες έως χιλιάδες γαλαξίες, καθώς και μικρότερες ομάδες, που αποτελούνται από δεκάδες έως εκατοντάδες γαλαξίες.» Επιπλέον, οι γαλαξίες μπορεί να αποτελούν μέρος επιμήκων νηματοειδών δομών ή μπορούν να κατοικούν σε απομονωμένη κατάσταση σε περιοχές χαμηλότερης πυκνότητας του σύμπαντος, είπε. Αέριο και αστέρια στο σμήνος γαλαξιών Μια προσομοίωση υπολογιστή για το πώς μοιάζουν το αέριο και τα αστέρια σε ένα σμήνος γαλαξιών, υπογραμμίζοντας πώς τα σμήνη γαλαξιών είναι ενσωματωμένα στον κοσμικό ιστό νημάτων. Στις έγχρωμες εικόνες, η ένταση και το χρώμα της εικόνας αντιπροσωπεύουν την πυκνότητα και τη θερμοκρασία του αερίου. Αυτά τα σχήματα δείχνουν διαδοχικά ζουμ σε έναν γαλαξία ενσωματωμένο σε ένα νήμα. Πηγαίνοντας αριστερόστροφα από πάνω δεξιά, οι ράβδοι κλίμακας αντιπροσωπεύουν μήκη 3.3 εκατομμυρίων ετών φωτός, 3.3 εκατομμυρίων ετών φωτός, 330 χιλιάδων ετών φωτός, 33 χιλιάδων ετών φωτός. Η εικόνα κάτω δεξιά δείχνει τα αστέρια στους γαλαξίες σε αυτό το προσομοιωμένο σμήνος, με τη γραμμή κλίμακας να αντιστοιχεί σε 330 χιλιάδες έτη φωτός. Το πρόγραμμα WISESize θα χρησιμοποιήσει παρατηρήσεις για να μετρήσει τη χωρική κατανομή αερίων και αστεριών στους γαλαξίες καθώς κινούνται μέσα από τον κοσμικό ιστό που διαπερνά το κοντινό σύμπαν. Συγκρίνοντας με προσομοιώσεις όπως αυτές που εμφανίζονται εδώ, ο Rudnick και οι συνεργάτες του θα είναι σε θέση να προσδιορίσουν πώς ο κοσμικός ιστός αλλάζει τους γαλαξίες. (Εικόνα: Yannick Bahé) Οι προηγούμενες προσπάθειες επικεντρώθηκαν κυρίως στη σύγκριση γαλαξιών σε σμήνη και ομάδες με αυτούς στις περιοχές με τη χαμηλότερη πυκνότητα του σύμπαντος, που ονομάζονται «το πεδίο». Αυτές οι μελέτες παραμέλησαν τον αυτοκινητόδρομο των νημάτων που συνδέουν τις πιο πυκνές περιοχές. Η ομάδα του Rudnick θα εξετάσει το πλήρες δυναμικό εύρος των πυκνοτήτων στο σύμπαν εστιάζοντας στο πώς αντιδρούν οι γαλαξίες στο περιβάλλον σε νήματα που τους διοχετεύουν προς γαλαξιακές ομάδες και σε σμήνη γαλαξιών, αλλάζοντας την εξέλιξη των γαλαξιών στην πορεία. «Οι γαλαξίες ακολουθούν μια διαδρομή σε αυτά τα νημάτια, βιώνοντας ένα πυκνό περιβάλλον για πρώτη φορά πριν προχωρήσουν σε ομάδες και σμήνη», είπε ο Rudnick. «Η μελέτη των γαλαξιών σε νήματα μας επιτρέπει να εξετάσουμε τις αρχικές συναντήσεις γαλαξιών με πυκνά περιβάλλοντα. Η πλειονότητα των γαλαξιών που εισέρχονται στα «αστικά κέντρα» των σμηνών το κάνουν κατά μήκος αυτών των «υπερεθνικών οδών», με έναν ελάχιστο αριθμό να ακολουθεί αγροτικές διαδρομές που τους φέρνουν στα σμήνη και τις ομάδες χωρίς να αλληλεπιδρούν πολύ με το περιβάλλον τους. Ενώ τα νήματα είναι παρόμοια με τους διακρατικούς αυτοκινητόδρομους, αυτές οι λιγότερο ταξιδιωμένες διαδρομές σε πυκνές περιοχές είναι παρόμοιες με την αναλογία της οδήγησης σε αγροτικούς δρόμους στο Κάνσας για πρόσβαση στα όρια της πόλης. Οι γαλαξίες μπορεί να υπάρχουν σε νήματα ή να είναι σε ομάδες που βρίσκονται σε νήματα όπως οι χάντρες σε μια χορδή. Πράγματι, οι περισσότεροι γαλαξίες στο σύμπαν υπάρχουν μέσα σε ομάδες. Επομένως, με τη μελέτη μας θα αποκτήσουμε ταυτόχρονα πληροφορίες τόσο για την έναρξη των περιβαλλοντικών επιπτώσεων στους γαλαξίες όσο και για το πώς συμπεριφέρονται οι γαλαξίες στις περιοχές όπου βρίσκονται πιο συχνά, νημάτια και ομάδες.» Ένα βασικό επίκεντρο της μελέτης θα είναι πώς οι συνθήκες μέσα σε αυτά τα νήματα, τα πεδία, τις ομάδες και τα σμήνη γαλαξιών αλλάζουν τον «κύκλο του βαρυονίου» των αερίων μέσα και γύρω από τους γαλαξίες. Κάθε κοσμική γειτονιά αλλάζει τον τρόπο με τον οποίο συμπεριφέρεται το αέριο μέσα και γύρω από τους γαλαξίες και μπορεί να επηρεάσει ακόμη και το πυκνότερο μοριακό αέριο από το οποίο σχηματίζονται τα αστέρια. Οι διαταραχές αυτού του κύκλου βαρυονίου μπορούν επομένως είτε να ενισχύσουν είτε να εμποδίσουν την παραγωγή νέων αστεριών. Πρόσφατα, μια ομοσπονδιακή έκθεση της αστρονομικής κοινότητας για τη θέσπιση στόχων αστρονομικής έρευνας για τη δεκαετία του 2020 - η έρευνα Astro2020 Decadal - ονόμασε την κατανόηση του κύκλου του βαρυονίου ένα βασικό επιστημονικό θέμα για την επόμενη δεκαετία. «Ο χώρος μεταξύ των γαλαξιών περιέχει αέριο. Πράγματι, τα περισσότερα από τα άτομα στο σύμπαν βρίσκονται σε αυτό το αέριο και αυτό το αέριο μπορεί να συσσωρευτεί στους γαλαξίες», είπε ο Rudnick. «Αυτό το διαγαλαξιακό αέριο υφίσταται μετατροπή σε αστέρια, αν και η αποτελεσματικότητα αυτής της διαδικασίας είναι σχετικά χαμηλή, με ένα μικρό μόνο ποσοστό να συμβάλλει στον σχηματισμό άστρων. Η πλειοψηφία αποβάλλεται με τη μορφή μεγάλων ανέμων. Μερικοί από αυτούς τους ανέμους εξέρχονται στο διάστημα, που ονομάζονται εκροές, ενώ άλλοι ανακυκλώνονται και επιστρέφουν. Αυτός ο συνεχής κύκλος προσαύξησης, ανακύκλωσης και εκροών αναφέρεται ως κύκλος βαρυονίου. Οι γαλαξίες μπορούν να θεωρηθούν ως μηχανές επεξεργασίας βαρυονίου, που αντλούν αέριο από το διαγαλαξιακό μέσο και μετατρέπουν μερικά από αυτά σε αστέρια. Τα αστέρια, με τη σειρά τους, γίνονται σουπερνόβα, παράγοντας βαρύτερα στοιχεία. Μέρος του αερίου εκτοξεύεται στο διάστημα, σχηματίζοντας ένα γαλαξιακό συντριβάνι που τελικά πέφτει πίσω στον γαλαξία». Ωστόσο, ο Rudnick είπε ότι όταν οι γαλαξίες συναντούν ένα πυκνό περιβάλλον, μπορούν να βιώσουν μια πίεση που προκαλείται από το πέρασμά τους από το περιβάλλον αέριο και αυτή η πίεση μπορεί με τη σειρά του να διαταράξει τον κύκλο του βαρυονίου είτε αφαιρώντας ενεργά το αέριο από τον γαλαξία είτε στερώντας από τον γαλαξία το μέλλον του παροχή αερίου. Πράγματι, στα κέντρα των σμηνών, οι γαλαξίες μπορούν να βρουν τη δύναμή τους να δημιουργούν αστέρια να σβήνει καθώς αφαιρείται η παροχή αερίου τους. «Η διαταραχή επηρεάζει την πρόσληψη και την αποβολή αερίου από τους γαλαξίες, οδηγώντας σε αλλαγές στις διαδικασίες σχηματισμού αστεριών τους», είπε. «Αν και μπορεί να υπάρξει μια προσωρινή αύξηση του σχηματισμού άστρων, σχεδόν σε όλες τις περιπτώσεις, τελικά οδηγεί σε μείωση του σχηματισμού αστεριών». Οι συνεργάτες του Rudnick στο KU θα περιλαμβάνουν μεταπτυχιακούς φοιτητές όπως η Kim Conger, η δουλειά της οποίας βοήθησε στη διαμόρφωση της πρότασης επιχορήγησης, μαζί με προπτυχιακούς ερευνητές. Η συνδημοτική του ερευνήτρια Ρόουζ Φιν, καθηγήτρια φυσικής και αστρονομίας στο Κολλέγιο της Σιένα, θα απασχολήσει και θα εκπαιδεύσει επίσης φοιτητές. Οι ερευνητές θα χρησιμοποιήσουν αστρονομικά σύνολα δεδομένων όπως DESI Legacy Survey, WISE και GALEX απεικόνιση περίπου 14,000 γαλαξιών. Πρόσθετες νέες παρατηρήσεις θα πραγματοποιηθούν από το προσωπικό και στις δύο πανεπιστημιουπόλεις χρησιμοποιώντας το τηλεσκόπιο Planewave 0.7 μέτρων της Σιένα για τη λήψη νέας απεικόνισης γαλαξιών εξοπλισμένων με προσαρμοσμένο φίλτρο που θα αγοραστεί μέσω της επιχορήγησης.  

Σφραγίδα ώρας:

Περισσότερα από Νανοχόκ