7
Mailat Bianca Clasa a XII-a E Naşterea şi moartea unei galaxii În prezent nu mai putem observa primele galaxii care s- au format după big bang, dar caracteristicile galaxiilor vechi oferă suficiente date care pot sugera aspectul probabil al celor mai tinere obiecte care au populat Universul timpuriu. Viteza luminii este finită, astronomii pot privi, în principiu, înapoi în timp aproape până la originea Universului, observând obiecte aflate la distanţe atât de mari încât lumina sosită de la ele a călătorit circa 15 miliarde de ani. Apare astfel posibilitatea tulburătoare ca la această limită să poată fi observate galaxii în procesul lor de formare. Presupunând că toate galaxiile s-ar fi format pe aceeaşi cale, investigarea acestor galaxii primordiale ne-ar ajuta foarte mult să putem explica formarea galaxiei noastre, proces estimat a fi început acum 13 miliarde de ani. Formarea unei galaxii Cea mai larg acceptată teorie a formării galaxiilor este teoria instabilităţii gravitaţionale , care susţine că galaxiile s-au condensat din fluidul cosmologic fierbinte format într-o etapă ulterioară a big-bang-ului. Dacă într-o zonă a Universului timpuriu s-ar fi întâmplat să existe o densitate mai mare decât a regiunilor din jur, zona ar fi 1

Naşterea şi moartea unei galaxii

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Naşterea şi moartea unei galaxii

Mailat BiancaClasa a XII-a E

Naşterea şi moartea unei galaxii

În prezent nu mai putem observa primele galaxii care s-au format după big bang, dar caracteristicile galaxiilor vechi oferă suficiente date care pot sugera aspectul probabil al celor mai tinere obiecte care au populat Universul timpuriu.

Viteza luminii este finită, astronomii pot privi, în principiu, înapoi în timp aproape până la originea Universului, observând obiecte aflate la distanţe atât de mari încât lumina sosită de la ele a călătorit circa 15 miliarde de ani. Apare astfel posibilitatea tulburătoare ca la această limită să poată fi observate galaxii în procesul lor de formare. Presupunând că toate galaxiile s-ar fi format pe aceeaşi cale, investigarea acestor galaxii primordiale ne-ar ajuta foarte mult să putem explica formarea galaxiei noastre, proces estimat a fi început acum 13 miliarde de ani.

Formarea unei galaxii

Cea mai larg acceptată teorie a formării galaxiilor este teoria instabilităţii gravitaţionale, care susţine că galaxiile s-au condensat din fluidul cosmologic fierbinte format într-o etapă ulterioară a big-bang-ului. Dacă într-o zonă a Universului timpuriu s-ar fi întâmplat să existe o densitate mai mare decât a regiunilor din jur, zona ar fi atras gravitaţional din ce în ce mai mult material înconjurător.

În cazul în care o astfel de zonă, caracterizată ca o perturbare, era lipsită de presiunea gazului sau a radiaţiilor, atunci ea se va contracta sub propria gravitaţie şi astfel va deveni mai densă. Acest proces de contracţie va crea “picături” în Universul care până atunci era omogen.

Perturbaţiile de dimensiunile unei galaxii au fost numite protogalaxii. Iniţial, fiecare protogalaxie s-a aflat în expansiune cu restul Universului, dar într-un ritm ceva mai scăzut. Peste câteva sute de milioane de ani, ea s-ar fi oprit din expansiune, chiar dacă expansiunea Universului continua să existe. În acest punct, protogalaxia s-ar fi detaşat de Univers, fiind liberă să colapseze şi să formeze o galaxie.

Pentru ca o protogalaxie să devină o galaxie, trebuie să aibă loc două evenimente:1. În primul rând, din gazul protogalactic să se formeze o populaţie de stele.

Apoi, gazul intergalactic şi stelele formate trebuie să se constituie într-o structură bine organizată de galaxie.

2. Cel de-al doilea proces este destul de bine cunoscut, în special din simulările pe calculator. Astfel, se poate urmări direct colapsarea unui model de protogalaxie,

1

Page 2: Naşterea şi moartea unei galaxii

rezolvând ecuaţiile de mişcare a stelelor şi a gazului interstelar, sub influenţa gravitaţiei

reciproce.

Galaxie

Formarea stelelor

Stelele, întocmai ca şi galaxiile, se formează din gazul interstelar, pe seama instabilităţii gravitaţionale. Dar spre deosebire de galaxii, formarea stelelor nu este, în general, un eveniment spontan, deoarece presiunea gazului interstelar este de obicei

2

Page 3: Naşterea şi moartea unei galaxii

suficient de mare pentru a preveni formarea unor perturbaţii de mărimea stelelor, care să poată colapsa. Dar dacă gazul este comprimat de un eveniment violent, densitatea unei zone poate creşte până la punctul în care gravitaţia depăşeşte presiunea gazului şi se poate forma o perturbare locală care să colapseze formând o stea.

În galaxia noastră, fenomenele violente includ unde de densitate spirale de tipul celei care este responsabilă pentru structura discoidală a galaxiei şi, de asemenea, unde de şoc de la exploziile supernovelor şi de la regiunile de gaz ionizat din jurul stelelor masive fierbinţi aflate în expansiune. În alte galaxii, formarea stelelor poate fi, de asemenea, declanşată de ciocnirile cu galaxiile vecine sau chiar numai de apropierile foarte mari de acestea.

Într-o protogalaxie, mişcarea proprie de colapsare violentă stă probabil la baza formării stelelor. O protogalaxie ar putea fi privită ca un sistem de nori de gaz rotindu-se pe orbite şi care, în urma coliziunilor reciproce, permit formarea stelelor.

Dar stelele au diferite dimensiuni, iar distribuirea lor în cadrul unui proces general de apariţii de stele a putut fi estimată prin observaţiile făcute asupra stelelor din vecinătatea Soarelui. Aici au fost observate multe stele având doar 0.8 din masa Soarelui, dar şi unele masive. Stelele masive sunt mai rare, deoarece ele “ard” mai repede şi deci, au o viaţă mai scurtă.

Grupuri de galaxii

Puţine galaxii există de unele singure. Majoritatea galaxiilor sunt legate gravitaţional de alte galaxii. Structurile conţinând până la 50 de galaxii sunt numite grupuri de galaxii, iar structurile mai mari, conţinând multe mii de galaxii înghesuite într-o arie de câţiva megaparseci în diametru sunt numite clustere. Clusterele de galaxii sunt adesea dominate de o galaxie eliptică gigantică, care, cu timpul, distruge galaxiile satelit din jurul ei şi le incorporează. Superclusterele sunt colecţii gigantice conţinând zeci de mii de galaxii, găsite în clustere, grupuri şi câteodată individuale.

Galaxia noastră, Calea Lactee, este membră a Grupului Local, pe care îl domină împreună cu galaxia Andromeda; per total, Grupul Local conţine cam 30 de galaxii într-un spaţiu de aproximativ un megaparsec diametru. Grupul Local este la rândul lui parte componentă a Superclusterului Virgo, care este dominat de Clusterul Virgo (din care galaxia noastră nu face parte).

Calea Lactee

3

Page 4: Naşterea şi moartea unei galaxii

Cum mor galaxiile?

Un model de galaxie sferică a fost studiat pe calculator, simulându-se procesul de colapsare. Galaxiile sferice sunt cele mai strălucitoare şi astfel se numără printre candidaţii cei mai probabili de galaxii primordiale detectabile. Simularea a arătat că după ce protogalaxia sferică ajunge la o expansiune maximă, gazul său începe un proces de contracţie, iar norii formaţi în interiorul său îşi accelerează mişcările, colizionează şi formează stele. Multe din aceste stele vor continua să fie active miliarde de ani, iar orbitele lor vor determina forma de ansamblu a galaxiei.

Dar stelele masive, oricum, vor exploda în scurt timp, aruncând cu violenţă în gazul intrastelar nucleele elementelor grele sintetizate de reacţiile nucleare din interiorul lor. Dinamica stelelor formate este diferită de cea a gazului. Astfel, orbitele stelelor se conformează pur şi simplu formei contractate a galaxiei, în timp ce norii de gaz continuă să colizioneze între ei, încât orbitele lor degenerează cu timpul şi cad încet spre centrul galaxiei. Această comportare a norilor de gaz duce la o accelerare a ciclului de formare a stelelor, a

exploziilor stelelor masive şi implicit a

îmbogăţirii mediului cu elemente

grele.

Moartea unei stele

Îngrămădirea spre centru a norilor de gaz duce la un ritm maxim de formare a stelelor în această regiune. Pe o rază de câteva mii de ani-lumină, puzderia de stele străluceşte puternic, gazul devine incandescent, iar praful format din elementele grele

4

Page 5: Naşterea şi moartea unei galaxii

radiază din plin în domeniul infraroşu. În acest stadiu, galaxia este unul din cele mai strălucitoare obiecte din Univers, de sute de ori mai luminos decât galaxiile din prezent.

După acest stadiu, activitatea galaxiei se opreşte brusc. Gazul a fost epuizat, nu a mai rămas nimic care să mai poată colapsa pentru a forma stele. Stelele strălucitoare care au mai rămas vor arde repede. Pe măsura ce stelele cu o durată de viaţă medie se sting, lăsând în urma lor doar pe cele cu luminozitate mai mică, galaxia va deveni mai puţin strălucitoare, dar mai stabilă, ca o gigantică structură sferică.

Bibliografie:1. „Universul”, de Larousse, Minienciclopedii Larousse, iulie 20032. Internet

5