På en klar natt kan du lage ut melkeveien på nattehimmelen. I årtusener så astronomer det på ærefrykt, og kom sakte til å innse at solen vår bare var en av milliarder av stjerner i galaksen. Etter hvert som instrumentene og metodene våre ble bedre, innså vi at Melkeveien i seg selv bare var en av milliarder av galakser som utgjør universet.
Takket være oppdagelsen av relativitet og lysets hastighet, har vi også forstått at når vi ser gjennom rommet, ser vi også tilbake i tid. Ved å se et objekt 1 milliard lysår unna, ser vi også hvordan objektet så ut for 1 milliard år siden. Denne "tidsmaskin" -effekten har gjort det mulig for astronomer å studere hvordan galakser ble til (dvs. galaktisk evolusjon).
Prosessen der galakser dannes og utvikler seg, er preget av jevn vekst over tid, som begynte kort tid etter Big Bang. Denne prosessen, og galaksenes eventuelle skjebne, forblir gjenstand for intens fascinasjon, og er fremdeles full av sin del av mysterier.
Galaxy formasjon:
Den nåværende vitenskapelige konsensus er at all materie i universet ble skapt for omtrent 13,8 milliarder år siden under en hendelse kjent som Big Bang. På dette tidspunktet ble all materie komprimert til en veldig liten ball med uendelig tetthet og intens varme som kalles en Singularity. Plutselig begynte Singulariteten å utvide seg, og Universet slik vi kjenner det begynte.
Etter hurtig utvidelse og avkjøling var all materie nesten ensartet i distribusjonen. I løpet av de flere milliarder årene som fulgte, begynte de litt tettere områdene av universet å bli tiltrukket av tyngdekraften av hverandre. De ble derfor enda tettere, og dannet gasskyer og store klumper av materie.
Disse klumpene ble eldgamle galakser, da skyene av hydrogengass i proto-galaksene gjennomgikk gravitasjonskollaps for å bli de første stjernene. Noen av disse tidlige gjenstandene var små og ble små dverggalakser, mens andre var mye større og ble de kjente spiralformene, som vår egen Melkevei.
Galaktiske fusjoner:
Når de var dannet, utviklet disse galaksene seg i større galaktiske strukturer kalt grupper, klynger og superklynger. Over tid ble galakser tiltrukket av hverandre av tyngdekraften og kolliderte sammen i en serie fusjoner. Utfallet av disse sammenslåingene avhenger av massen til galaksenes i kollisjonen.
Små galakser blir revet fra hverandre av større galakser og lagt til massen av større galakser. Vår egen Melkevei slukte nylig noen få dverggalakser, og gjorde dem til stjerner av stjerner som går i bane rundt den galaktiske kjernen. Men når store galakser av lignende størrelse samles, blir de gigantiske elliptiske galakser.
Når dette skjer, går den delikate spiralstrukturen tapt, og de sammenslåtte galaksene blir store og elliptiske. Elliptiske galakser er noen av de største galakene som noen gang er observert. En annen konsekvens av disse sammenslåingene er at de supermassive sorte hullene (SMBH) i sentrene deres blir enda større.
Ikke alle fusjoner vil resultere i elliptiske galakser, husk deg. Men alle sammenslåinger resulterer i en endring i strukturen til de sammenslåtte galaksene. For eksempel antas det at Melkeveien opplever en mindre fusjonshendelse med de nærliggende Magellanic Clouds; og de siste årene har det blitt bestemt at Canis Major dverggalakse har fusjonert med vår egen.
Mens fusjoner blir sett på som voldelige hendelser, forventes det ikke at faktiske kollisjoner vil skje mellom stjernesystemer, gitt de store avstandene mellom stjernene. Sammenslåing kan imidlertid føre til gravitasjonssjokkbølger, som er i stand til å utløse dannelsen av nye stjerner. Dette er hva som er spådd å skje når vår egen Melkeveis galakse fusjonerer med Andromeda-galaksen om omtrent 4 milliarder år.
Galaktisk død:
Til slutt slutter galakser å danne stjerner når de tømmer tilførselen av kald gass og støv. Når tilbudet går tom, avtar stjernedannelsen i løpet av milliarder av år til den slutter helt. Pågående fusjoner vil imidlertid sikre at friske stjerner, gass og støv blir avsatt i eldre galakser, og dermed forlenge livet.
For tiden antas det at galaksen vår har brukt opp det meste av sitt hydrogen, og stjernedannelsen vil avta til tilførselen er tom. Stjerner som vår sol kan bare vare i 10 milliarder år eller så; men de minste, kuleste røde dvergene kan vare i noen billioner år. Takket være tilstedeværelsen av dverggalakser og vår forestående fusjon med Andromeda, kunne galaksen vår imidlertid eksistere enda lenger.
Imidlertid vil alle galakser i denne nærheten av universet etter hvert bli gravitasjonsbundet til hverandre og smelte sammen til en gigantisk elliptisk galakse. Astronomer har sett eksempler på slike "fossile galakser", hvorav en er Messier 49 - en supermassiv elliptisk galakse.
Disse galaksene har brukt opp alle reservene av stjernedannende gass, og alt som er igjen er de varige stjernene. Til slutt, over store lengder, vil disse stjernene blinke ut etter hverandre, til det hele er bakgrunnstemperaturen til universet.
Etter at galaksen vår fusjonerer med Andromeda og fortsetter å fusjonere med alle andre galakser i nærheten i den lokale gruppen, kan vi forvente at også den vil gjennomgå en lignende skjebne. Og slik har galaksevolusjonen skjedd over milliarder av år, og den vil fortsette å skje i overskuelig fremtid.
Vi har skrevet mange artikler om galakser for Space Magazine. Her er Hva er Melkeveien ?, Hvordan dannet Melkeveien ?, Hva skjer når galakser kolliderer ?, Hva skjer når galakser dør?, En ny dreining om galaktisk utvikling, og superdatamaskin vil studere Galaxy Evolution,
Hvis du vil ha mer informasjon om galakser, kan du sjekke Hubblesites nyhetsoppgaver om galakser, og her er NASAs vitenskapsside om galakser.
Vi har også spilt inn en episode av Astronomy Cast om galakser - Episode 97: Galaxies.
kilder:
- Cornell University avd. For astronomi - formasjon og evolusjon
- Wikipedia - Galaxy-dannelse og evolusjon
- SKA - Hvordan utvikler galakser seg?
