Jak powstają galaktyki?

Największe struktury we wszechświecie wiążą miliardy, a nawet tryliony gwiazd w swoich masywnych jarzmach grawitacyjnych. Pył kosmiczny i ogromne chmury gazu również wypełniają galaktyki, wraz z planetami i inną materią, która może krążyć wokół gwiazd.

Galaktyki rozpoczęły swoją działalność prawie 14 miliardów lat temu, od jednego niewyobrażalnie gorącego, gęstego i maleńkiego punktu. Zgodnie z teorią wielkiego wybuchu, ta osobliwość była wszechświatem w całości. Następnie eksplodowała, stygnąc i rozszerzając się w trakcie tego procesu. Wyobraź sobie zwiniętą kartkę papieru rozwijającą się w gigantyczną mapę, a będziesz miał bardzo przybliżony model tego, co się stało.

Po wielkim wybuchu pierwotny wszechświat składał się tylko z promieniowania i cząstek subatomowych. W jaki sposób rozwinął się on w ponad 100 miliardów galaktyk? Naukowcy mają dwa rodzaje teorii, z których obie opierają się na grawitacyjnych efektach zapadającego się gazu we wczesnych galaktykach.

Po pierwsze, istnieją teorie typu bottom-up, w których gaz zapadł się i skompresował w kępy wielkości miliona słońc (to zaczyna być mało jak na coś o wielkości wszechświata). Te kępy następnie połączyły się, tworząc galaktyki. Teorie odgórne, z drugiej strony, zaczynają od czegoś wielkiego. Ta szkoła myślenia twierdzi, że powstałe grudki były wielkości wielu galaktyk, które z kolei rozpadły się na pojedyncze galaktyki. Te ostatnie teorie wyjaśniałyby, dlaczego galaktyki występują w gromadach.

W każdym razie – z dołu do góry lub z góry na dół – powstałe kępy następnie zapadły się w protogalaktyki składające się z ciemnej materii i gazu wodorowego. Wodór opadał następnie w kierunku centrum protogalaktyki, podczas gdy ciemna materia pozostawała w postaci zewnętrznego halo otaczającego protogalaktykę.

Astronomowie rozpoznają dwa główne typy galaktyk: eliptyczne i spiralne. Te różnice w kształcie, według jednej z teorii, wynikają z formowania się gwiazd. Gwiazdy rozwijają się wewnątrz protogalaktyki, gdy obłoki gazu mieszają się i zderzają. Jeśli gwiazdy w protogalaktyce powstają wszystkie naraz, wówczas dojrzała galaktyka zasadniczo zachowuje kulisty kształt protogalaktyki i staje się galaktyką eliptyczną.

Galaktyki spiralne powstają, gdy gwiazdy wewnątrz protogalaktyki powstają w różnych odstępach czasu. Gaz pomiędzy rozwijającymi się gwiazdami nadal zapada się, a powstałe różnice grawitacyjne manewrują gwiazdami, pyłem i gazem protogalaktyki. Ruch ten zmusza wszystko do utworzenia wirującego dysku, a dodatkowe różnice grawitacyjne powodują powstanie ramion spiralnych.

Dodatkowe zmiany mogą wystąpić, gdy galaktyki dryfują zbyt blisko siebie lub zderzają się. Astronomowie uważają, że w wyniku połączenia dwóch galaktyk zawsze powstaje galaktyka eliptyczna. W związku z tym Droga Mleczna prawdopodobnie nigdy nie połączyła się z inną galaktyką, podczas gdy masywne galaktyki eliptyczne znajdujące się w centrach gromad galaktyk są prawdopodobnie wynikiem wielokrotnego kosmicznego mash-up’u.

Przejrzyj odnośniki na następnej stronie, aby dowiedzieć się więcej o pochodzeniu jeszcze większej liczby kosmicznych cudów.

Więcej informacji na temat pochodzenia galaktyk znajduje się w dziale „galaktyki”.