Gökbilimciler Bir Galaksinin Yıldız Oluşumunun Ne Zaman Biteceğini Diskinin Şekline ve Boyutuna Göre Tahmin Edebilir
Bir galaksinin ana işi yıldız oluşumudur. Ve genç olduklarında, her yerdeki gençlik gibi, kendilerini bununla meşgul ederler. Ancak galaksiler yaşlanır, gelişir ve yıldız oluşum hızlarında bir yavaşlama yaşarlar. Sonunda, galaksiler tamamen yeni yıldızlar oluşturmayı bırakırlar ve gökbilimciler buna sönme derler. Onlarca yıldır söndürme üzerinde çalışıyorlar, ancak bununla ilgili pek çok şey bir sır olarak kalıyor.
dayalı yeni bir çalışma IllustrisTNG simülasyonlar, bir galaksinin sönmesi ile yıldız boyutu arasında bir bağlantı buldu.
Yaklaşık 10 milyar yıl önce Evren, kozmologların 'Kozmik Öğlen' dediği dönemdeydi. Bu, galaksilerdeki yıldız oluşumunun zirve yaptığı zamandı. O zamandan beri galaksilerin yıldız oluşturmayı nasıl ve neden durdurduğu gizemli.
' başlıklı yeni bir yazıda MOSEL ve IllustrisTNG: z'de Büyük Genişletilmiş Gökadalar = 2 Normal Boyutlu Gökadalardan Daha Sonra Söndürme ”, bir araştırma ekibi söndürmeyi incelemek istedi. Araştırmanın baş yazarı, Avustralya'nın ARC Center of Excellence in All Sky Astrophysics in 3 Dimensions (ASTRO 3D)'den Dr. Anshu Gupta'dır. Makale The Astrophysical Journal'da yayınlanacak.
Dr. Gupta, “Evrenin yaşamında, yaklaşık 10 milyar yıl önce meydana gelen 'kozmik öğlen' olarak bilinen bir dönem var” dedi. basın bülteni . 'İşte o zaman, devasa galaksilerdeki yıldız oluşumunun zirvesindeydi. Bundan sonra, bu galaksilerin çoğunda gaz ısındı – kısmen bunların ortasındaki kara delikler yüzünden – ve yıldız oluşturmayı bıraktılar.”
Resim Kredisi: Gupta ve diğerleri, 2021.
Kozmik öğlen ayrıca galaksilerin bugün gördüğümüz özellikleri geliştirdiğini gördü: örneğin düzenli dönen disk ve çıkıntılar. Bu aynı zamanda, ölü galaksilerin veya sönmüş galaksilerin popülasyonunun ortaya çıkmaya başladığı zamandı. Bir şeyler oluyordu.
Kozmik öğlen sadece bir zirve yıldız oluşumu dönemi değildi. Aynı zamanda, kara delik birikiminin zirve yaptığı bir dönemdi. Galaksilerin merkezindeki kara delikler büyüdükçe galaksinin gazını kendilerine doğru çekerek gazı sıkıştırıp ısıttılar. Ancak yıldızların oluşması için soğuk gaza ihtiyacı vardır; sıcak gaz birleşip bir yıldıza dönüşmeyi reddediyor.
Ancak bu sıkıştırma ve ısıtma etkisi tüm galaksilere hakim değildi. Yıldızlar arasında daha fazla boşluk bulunan daha kabarık, daha az yoğun bir galaksi için kara delikler aynı etkiye sahip değildi. Yıldız oluşumunu söndürmek için yeterince gaza ulaşamadılar.
'Gerçekten, gerçekten gerilmiş galaksilerde, ancak, işlerin o kadar ısınmadığını ve kara deliklerin çok büyük bir etki yaratmadığını, bu yüzden yıldızların daha uzun bir süre boyunca oluşmaya devam ettiğini gördük.'
Araştırma ekibi, galaktik disk denilen şeye odaklandı. Galaktik disk, çekirdeği çevreleyen düzleştirilmiş dairesel bir bölgedir ve yıldızlar, gaz ve toz içerir. Bu disk kompakt yerine yayılırsa, yıldız oluşumu devam eder ve söndürme gecikir.
Dr. Gupta, 'Diskteki yıldızların geniş çapta dağıldığı yerlerde - buna 'kabarık' diyebilirsiniz - gaz daha soğuk kalır, bu nedenle yerçekimi altında birleşmeye ve yeni yıldızlar oluşturmaya devam eder' dedi. 'Daha kompakt disklere sahip galaksilerde, gaz oldukça hızlı bir şekilde ısınır ve kısa sürede birbirine karışmak için çok enerjik olur, bu nedenle yıldızların oluşumu kozmik öğleden hemen sonra tamamlanır. Kabarık diskler, diyelim ki kozmik ikindi çayına kadar çok daha uzun süre devam ediyor.”
Çalışmadan elde edilen bu rakam, sonuçları açıklamaya yardımcı olur. Solda normal büyük gökadalar, sağda TNG simülasyonundaki genişletilmiş veya 'kabarık' gökadalar. Üst çubuklarda belirtildiği gibi, normal büyük gökadalar, z~2.5 civarına kadar medyan yıldız boyutlarında bir değişiklik görmediler. Ancak genişleyen devasa gökadaların boyutlarında z~2 ila 4 arasında sürekli artışlar görüldü. Image Credit: Gupta ve diğerleri, 2021.
Çalışmaları, z=1 olarak, geniş kütleli gökadaların yalnızca %36'sının söndüğünü, daha normal büyüklükteki büyük kütleli gökadaların ise %69'unun söndüğünü buldu. z=2'den 4'e kadar, “…normal büyüklükteki büyük gökadaların, yıldız boyutlarında önemli bir artış olmaksızın merkezi yıldız kütlelerini oluşturduklarını” buldular. Ancak geniş kütleli gökadalar için yıldız kütleleri neredeyse iki katına çıktı.
Bu araştırma hem gözlemlere hem de simülasyonlara dayanıyordu.
IllustrisTNG simülasyonları, çoğunlukla Alman ve Amerikalı bilim adamlarını içeren iddialı bir çabaydı. IllustrisTNG web sitesi çabayı en iyi şekilde açıklıyor: 'IllustrisTNG'deki her simülasyon, galaksi oluşumunu yönlendiren çok çeşitli fiziksel süreçleri hesaba katarak Big-Bang'den kısa bir süre sonra günümüze kadar büyük bir sahte Evren alanı geliştirir. Simülasyonlar, Evrenin - ve içindeki galaksilerin - zaman içinde nasıl geliştiğini çevreleyen çok çeşitli konuları incelemek için kullanılabilir.'
Peki bu sonuçlar ne anlama geliyor? 'Sonuçlar, ilk kez disk boyutu ile yıldız oluşumu arasında bir ilişki kurabildiğimiz anlamına geliyor. Böylece gökbilimciler artık Evrendeki herhangi bir galaksiye bakabilecek ve yıldız oluşumunun ne zaman duracağını doğru bir şekilde tahmin edebilecekler - öğle yemeğinden hemen sonra mı yoksa kozmik öğleden sonra mı?'
Samanyolu insanlığın evidir. Galaksimiz tüm bunların neresinde? Görünüşe göre Samanyolu geç olgunlaşıyor. Kozmik öğle vakti buradaydı, ama yine de çok küçüktü ve kesinlikle devasa değildi. O zamanlar, şimdi sahip olduğu yıldız kütlesinin yalnızca onda birine sahipti. Zamanla daha da büyüdü, birleşmeler sayesinde . Şimdi devasa bir galaksi, ama yine de yıldız yapıyor.
Samanyolu'nun yanında duruyor. Kredi bilgileri: P. Horálek/ESO
Peki şimdi kozmik-galaktik gün sayacında neredeyiz? Dr Gupta, 'Kozmik öğlen çok uzun zaman önceydi' dedi. “Şimdiye kadar Evrenin kozmik akşama ulaştığını söyleyebilirim. Henüz gece değil, ama işler kesinlikle yavaşladı.'
Bu çalışmanın arkasındaki ekip, IllustrisTNG simülasyonlarını Çok Nesneli Spektroskopik Emisyon Hattı (MOSEL) Araştırmasından elde edilen gözlemlerle entegre etti. MOSEL, Hubble Uzay Teleskobu ve W.M. Keck Gözlemevi. Ekip, İngiltere, Almanya, Meksika, ABD ve Avustralya'dan bilim adamlarını içeriyordu.
Daha:
- Basın bülteni: Kozmik öğle saatlerinde, kabarık gökadalar yıldızları daha uzun süre yapar
- Yeni Araştırma: MOSEL ve IllustrisTNG: z'de Büyük Genişletilmiş Gökadalar = 2 Normal Boyutlu Gökadalardan Daha Sonra Söndürme
- Evren Bugün: Gökbilimciler Samanyolu'nda Yeni Yıldız Oluşumu için Hammaddenin Haritasını Çıkardı