Elliptik Qalaktikaların Yaranması Nəzəriyyəsi
Elliptik qalaktikalar, spiral və nizamsız qalaktikalarla yanaşı, kainatdakı əsas qalaktika növlərindən biridir. Onlar, spiral qol naxışı olmadan hamar, bərabər paylanmış işıq paylanmasına malik, dairəvidən ovala qədər formada olmağa meyllidirlər. Spiral qalaktikalarla müqayisədə elliptik qalaktikalar ümumiyyətlə daha az qaz və toz ehtiva edir, yeni ulduz əmələ gəlməsi nisbəti daha aşağıdır və köhnə, sarımtıldan qırmızıya qədər ulduzlar üstünlük təşkil edir. Əsas sual budur: elliptik qalaktikalar necə əmələ gəlir? Astronomlar müasir teleskop müşahidələrindən və kosmoloji simulyasiyalardan istifadə edərək, erkən kainatdan günümüzə qədər qalaktikaların tarixini xəritələşdirmək üçün bir neçə tamamlayıcı nəzəriyyə və əmələ gəlmə ssenarisi hazırlamışlar.
Elliptik Qalaktikaların Mənşəyə dair İpucu Kimi Xüsusiyyətləri
Nəzəriyyəni müzakirə etməzdən əvvəl, elliptik qalaktikaların əmələ gəlmə prosesinə dair ipucu verən fiziki xüsusiyyətlərini anlamaq vacibdir. Elliptik qalaktikalar adətən "hamar" quruluşa malikdirlər, çünki onların ulduzları spiral qalaktikalar kimi əsasən tək bir müstəvidə fırlanmaq əvəzinə, təsadüfi orbitlərdə paylanırlar. Bundan əlavə, bir çox elliptik qalaktikalar çox kütləvidir və qalaktika klasterlərinin mərkəzlərində yerləşir ki, bu da sıx mühiti və tez-tez qalaktikalararası qarşılıqlı təsirləri göstərir. Onların işıq spektrləri çox vaxt az soyuq qaz göstərir və bu da ulduz əmələ gəlməsinin aşağı olmasına səbəb olur. Bu xüsusiyyətlər elliptik qalaktikaların ulduzların orbitlərini pozan və ulduz əmələ gətirən qazlarını udan və ya xaric edən böyük dinamik hadisələr yaşadığı qənaətinə gəlməyə əsas verir.
Qalaktika Birləşməsi Nəzəriyyəsi
Elliptik qalaktikaların əmələ gəlməsi ilə bağlı ən inandırıcı nəzəriyyələrdən biri qalaktikaların birləşmələri, xüsusən də böyük birləşmələr nəzəriyyəsidir. Bu ssenaridə iki spiral və ya qazla zəngin qalaktika toqquşub birləşir və yeni, daha böyük və daha sferik bir sistem əmələ gətirir. Toqquşma baş verdikdə, güclü cazibə qüvvələri ulduzların hərəkətini pozur, spiral qolları deformasiya edir və elliptik qalaktikalara xas olan daha izotrop ulduz paylanması yaradır.
Birləşmə zamanı ulduzlararası qaz güclü sıxılmaya məruz qalır və bu da ulduz əmələ gəlməsinin partlamasına (ulduz partlaması) səbəb olur. Bu ulduz partlaması nisbətən qısa müddətdə (kosmik olaraq) xeyli miqdarda qaz istehlak edə bilər və qalan qaz supernovaların küləkləri və ya qalaktik nüvənin fəaliyyəti ilə itələnə bilər. Qaz seyrəldikdən sonra qalan qalaktika köhnə ulduzlar tərəfindən idarə olunur və bu da ona elliptik qalaktikalara xas olan "qırmızı" və passiv görünüş verir.
Bu nəzəriyyə üçün müşahidə sübutları qabarma-çəkilmə quyruqları, morfoloji təhriflər və ikili nüvələr kimi qarşılıqlı təsir göstərən qalaktikalardan gəlir. Bəzi elliptik qalaktikalar da keçmiş birləşmə dinamikasının qalıqları olduğu düşünülən "qabıqlar" və ya zəif dalğalar kimi incə strukturlar nümayiş etdirir.
Kiçik Birləşmələr və Artan Böyümə
Bütün elliptik qalaktikalar tək, nəhəng toqquşmadan əmələ gəlmir. Bir çox qalaktikaların, xüsusən də çox nəhəng olanların, kiçik birləşmələr vasitəsilə böyüdüyü düşünülür: daha böyük qalaktikalar dəfələrlə kiçik qalaktikaları "yeyir". Bu proses tədricən baş verir, lakin milyardlarla il ərzində kütləni əhəmiyyətli dərəcədə artıra və qalaktikanın quruluşunu dəyişdirə bilər.
Kiçik birləşmələr elliptik qalaktikaların mərkəzi sıxlığını əhəmiyyətli dərəcədə artırmadan onların ölçüsünü "şişirə" bilər. Bu, gənc kainatdakı nəhəng elliptik qalaktikaların çox vaxt indiki kainatdakılardan daha kompakt göründüyü müşahidəsi ilə uyğun gəlir. Başqa sözlə, elliptik qalaktikalar əvvəlcə kompakt şəkildə əmələ gəlmiş, sonra kiçik peyklərin akkresiyası səbəbindən tədricən genişlənmiş ola bilər.
Monolit Çökmə Modeli (Monolit Çökmə)
Birləşmə nəzəriyyəsi dominant hala gəlməzdən əvvəl, monolit çökmə modeli elliptik qalaktikaları izah etmək üçün məşhur idi. Bu ssenaridə, elliptik qalaktikalar çox erkən, cazibə qüvvəsi təsiri altında nəhəng qaz buludu sürətlə çökdükdə, qısa müddət ərzində sürətlə ulduzlar əmələ gətirdikdə əmələ gəlmişdir. Ulduz əmələ gəlməsinin partlamasından sonra qaz tükənmiş və ya qızmış, beləliklə, ulduz əmələ gəlməsi dayanmış və daha yaşlı ulduzların populyasiyasını saxlamışdır.
Bu model bir çox elliptik qalaktikanın mərkəzlərində niyə çox qədim ulduzlara və nisbətən yüksək metalliklərə malik olduğunu izah edir. Sürətli ulduz əmələ gəlməsi qazı ağır elementlərlə zənginləşdirən çoxsaylı supernovalara səbəb olur və bu zənginləşmə daha sonra bu qısa müddət ərzində növbəti nəsil ulduzlara "bağlanır".
Lakin müasir müşahidələr göstərir ki, kainat iyerarxik şəkildə — kiçik strukturların birləşməsindən əmələ gələn böyük strukturlar — təkamül keçirib, ona görə də sırf monolit çöküş natamam hesab olunur. Lakin, əsas fikir erkən mərhələnin təsviri kimi aktual olaraq qalır: elliptik qalaktikalar ilk dövrlərində çox sürətli ulduz əmələ gəlməsinə məruz qalmış, sonra isə birləşmə və akkresiya yolu ilə təkamül keçirmiş ola bilər.
Qaz Soyutması, Qaranlıq Maddə Haloları və İyerarxik Təkamül
Müasir qalaktikaların əmələ gəlməsi nəzəriyyələrini qaranlıq maddənin rolundan ayırmaq olmaz. Qalaktikalar cazibə qüvvəsi "çərçivəsi" təmin edən qaranlıq maddənin "halosu" daxilində əmələ gəlir. Bariyon qazı (adi qaz) bu haloya düşür, soyuyur və sonra ulduzlar əmələ gətirir. ΛCDM (Lambda Soyuq Qaranlıq Maddə) kosmologiyasında əvvəlcə kiçik haloslar əmələ gəlir, sonra daha böyük halolara birləşir. Qalaktika klasterləri kimi sıx mühitlərdə birləşmə və qarşılıqlı təsir sürəti daha yüksəkdir, buna görə də elliptik qalaktikaların əmələ gəlməsi daha tez-tez baş verir - bu, elliptik qalaktikaların tez-tez klasterlərin mərkəzlərində olması ilə uyğun gəlir.
Kosmoloji simulyasiyalar göstərir ki, nəhəng elliptik qalaktikalar iki mərhələdən keçə bilər: daxil olan qazdan sürətli ulduz əmələ gəlməsinin ilkin mərhələsi (çox vaxt in-situ ulduz əmələ gəlməsi adlanır), ardınca isə əsasən birləşmə yolu ilə digər qalaktikalardan ulduzların akkresiyası (ex-situ) yolu ilə böyümə mərhələsi. Bu kombinasiya sıx nüvələrə və daha dağınıq ulduz halolarına malik qalaktikalara səbəb olur.
Supermassiv Qara Dəliklərin və Əks-Əlaqənin (AGN Əks-Əlaqə) Rolü
Demək olar ki, bütün böyük qalaktikaların mərkəzində superkütləvi qara dəlik var. Elliptik qalaktikalarda bu qara dəlik aktiv qalaktik nüvənin (AGN) əks əlaqə mexanizmi vasitəsilə ulduz əmələ gəlməsinin qarşısını almaqda mühüm rol oynayır. Maddə qara dəliyə düşəndə radiasiya və reaktivlər şəklində nəhəng enerji buraxılır. Bu enerji qazı qızdıra və ya hətta qalaktikadan xaric edə bilər ki, bu da onun ulduz əmələ gətirmək üçün kifayət qədər sərin və sıx olmasının qarşısını alır.
AGN rəyi, nəhəng elliptik qalaktikaların qravitasiya baxımından qazı cəlb etmək qabiliyyətinə malik olmalarına baxmayaraq niyə sönmüş qaldığını izah etməyə kömək edir. Bu mexanizm olmadan simulyasiyalar çox vaxt müşahidələrlə ziddiyyət təşkil edən və çox uzun müddət ulduz əmələ gətirməyə davam edən qalaktikalar yaradır.
Ətraf Mühitin Təsirləri: Qalaktika Topları və Qaz İtkisi
Ətraf mühit həmçinin elliptik qalaktikaları formalaşdırır. Qalaktika qrupları daxilində isti qalaktikalararası mühit, içindən keçən qalaktikalardan qazı qopara bilər ki, bu da qoç təzyiqinin soyulması adlanır. Bundan əlavə, çoxsaylı qonşularla təkrarlanan cazibə qüvvəsi qarşılıqlı təsirləri spiral qalaktikaların strukturunu poza və onların qaz ehtiyatlarını azalda bilər. Nəticədə, spiral qalaktikalar təkrarlanan birləşmə və pozuntular vasitəsilə lentikulyar (S0) qalaktikalara çevrilə və ya hətta elliptik qalaktikalara çevrilə bilər.
Sıx mühitlərdə elliptik qalaktikaların əmələ gəlməsi iki amil səbəbindən daha səmərəli olur: toqquşma ehtimalının artması və deqazasiya mexanizmlərinin güclənməsi. Buna görə də morfologiya-sıxlıq əlaqəsi elliptik qalaktikaların yüksək qalaktika sıxlığı olan bölgələrdə daha çox yayıldığını göstərir.
Nəticə
Elliptik qalaktikaların əmələ gəlməsi ilə bağlı mövcud nəzəriyyələr tək bir mexanizm deyil, bir neçə prosesin birləşməsinin nəticəsi kimi başa düşülür. Böyük birləşmələr spiral qalaktikaları təsadüfi ulduz orbitləri və sürətli, lakin qısa ulduz əmələ gəlmə dövrləri olan elliptik sistemlərə çevirə bilər. Təkrarlanan kiçik birləşmələr elliptik qalaktikaların zamanla böyüməsinə və genişlənməsinə kömək edir. Eyni zamanda, monolit çökmə modelinə bənzər intensiv ilkin mərhələ, qocalmış ulduz populyasiyasını izah etmək üçün aktual olaraq qalır. Bütün bu proseslər iyerarxik qaranlıq maddə kosmologiyası daxilində baş verir, supermassiv qara dəliklərdən gələn əks əlaqə və qazı aradan qaldıra bilən klaster mühitinin təsiri həlledici rol oynayır.
Yeni nəsil teleskopların və yüksək qətnaməli simulyasiyaların meydana gəlməsi ilə astronomlar getdikcə elliptik qalaktikaların tarixini onların ulduz paylanması, kimyəvi tərkibi və incə quruluş izlərindən "oxuya" bilirlər. Uzaqdan sadə və hamar görünən elliptik qalaktikalar əslində kainatın simasını bu günə qədər formalaşdıran toqquşmalar, tədricən böyümə və ekstremal fiziki proseslərlə dolu kosmik bir tarixə malikdir.
