Teory fan 'e foarming fan elliptyske stjerrestelsels
Elliptyske stjerrestelsels binne ien fan 'e wichtichste soarten stjerrestelsels yn it universum, tegearre mei spiraalfoarmige en unregelmjittige stjerrestelsels. Se binne meast rûn oant ovaal fan foarm, mei in glêde, lykmatig ferdielde ljochtferdieling sûnder in dúdlik spiraalfoarmich earmpatroan. Yn ferliking mei spiraalfoarmige stjerrestelsels befetsje elliptyske stjerrestelsels oer it algemien minder gas en stof, hawwe se legere tariven fan nije stjerfoarming, en wurde se dominearre troch âldere, gielige oant readeftige stjerren. De grutte fraach is: hoe ûntsteane elliptyske stjerrestelsels? Astronomen hawwe ferskate komplementêre teoryen en formaasjescenario's ûntwikkele, wêrby't se moderne teleskoopobservaasjes en kosmologyske simulaasjes brûke om de skiednis fan stjerrestelsels fan it iere universum oant hjoed de dei yn kaart te bringen.
Karakteristiken fan elliptyske stjerrestelsels as oanwizings foar oarsprong
Foardat wy de teory besprekke, is it wichtich om de fysike skaaimerken fan elliptyske stjerrestelsels te begripen dy't oanwizings jouwe oer har formaasjeproses. Elliptyske stjerrestelsels hawwe typysk in "glêde" struktuer, om't har stjerren yn willekeurige banen ferspraat binne, ynstee fan foaral yn ien flak te draaien lykas spiraalstelsels. Fierder binne in protte elliptyske stjerrestelsels tige massyf en lizze se yn 'e sintra fan stjerrestelselklusters, wat in tichte omjouwing en faak yntergalaktyske ynteraksjes oanjout. Harren ljochtspektra litte faak in bytsje kâld gas sjen, wat resulteart yn lege stjerfoarming. Dizze skaaimerken liede ta de konklúzje dat elliptyske stjerrestelsels grutte dynamyske barrens hawwe meimakke dy't de banen fan stjerren fersteurden en har stjerfoarmjende gas konsumearre of útstjitten hawwe.
Teory fan fúzje fan 'e galaxy
Ien fan 'e meast oertsjûgjende teoryen foar de foarming fan elliptyske stjerrestelsels is de teory fan stjerrestelselfúzjes, spesifyk grutte fúzjes. Yn dit senario botsje twa spiraalfoarmige of gasrike stjerrestelsels en fusearje se, wêrtroch't in nij, grutter en mear sferysk systeem ûntstiet. As de botsing plakfynt, fersteure de krêftige swiertekrêft de beweging fan stjerren, wêrtroch't de spiraalearmen ferfoarme wurde en in mear isotropyske stjerferdieling ûntstiet - in karakteristyk foar elliptyske stjerrestelsels.
Tidens in fúzje ûndergiet it ynterstellêre gas yntinsive kompresje, wêrtroch't in útbarsting fan stjerfoarming (in stjerútbarsting) ûntstiet. Dizze stjerútbarsting kin in flinke hoemannichte gas konsumearje yn in relatyf koarte tiid (kosmysk sjoen), en it oerbleaune gas kin nei bûten drukt wurde troch winen fan supernova's of troch de aktiviteit fan 'e galaktyske kearn. Nei't it gas tinner wurden is, wurdt it oerbleaune galaxy dominearre troch âlde stjerren, wêrtroch't it in "read" en passyf uterlik krijt - karakteristyk foar elliptyske galaxyen.
Observaasjoneel bewiis foar dizze teory komt fan ynteraksjegalaksjes, lykas systemen mei tijsturten , morfologyske ferfoarmingen en binêre kearnen. Guon elliptyske galaksjes litte ek subtile struktueren sjen lykas "skelpen" of swakke rimpelingen, dy't nei alle gedachten oerbliuwsels binne fan eardere fúzjedynamiken.
Lytse fúzjes en ynkrementele groei
Net alle elliptyske stjerrestelsels ûntsteane út ien massive botsing. In protte stjerrestelsels, benammen tige massive, wurde tocht te groeien troch lytse fúzjes: gruttere stjerrestelsels "ite" hieltyd lytsere stjerrestelsels op. Dit proses is stadichoan, mar oer miljarden jierren kin it de massa signifikant ferheegje en de struktuer fan 'e stjerrestelsel feroarje.
Lytse fúzjes kinne de grutte fan elliptyske stjerrestelsels "opblaze" sûnder har sintrale tichtens signifikant te fergrutsjen. Dit past by de observaasje dat massive elliptyske stjerrestelsels yn it jonge universum faak kompakter lykje as dy yn it hjoeddeiske universum. Mei oare wurden, elliptyske stjerrestelsels kinne earst kompakt foarme wêze, en doe stadichoan útwreide wêze troch de oanwaaks fan lytse satelliten.
Monolitysk ynstoartingmodel
Foardat de fúzjeteory dominant waard, wie it monolityske ynstoartingmodel populêr foar it ferklearjen fan elliptyske stjerrestelsels. Yn dit senario foarmen elliptyske stjerrestelsels har tige betiid, doe't in gigantyske gaswolk rap ynstoarte ûnder swiertekrêft, en doe rap stjerren foarme foar in koarte perioade. Nei in útbarsting fan stjerfoarming rekke it gas útput of ferwaarme, sadat stjerfoarming stoppe, wêrtroch't in populaasje fan âldere stjerren oerbleau.
Dit model ferklearret wêrom't in protte elliptyske stjerrestelsels tige âlde stjerren en relatyf hege metallisiteiten yn har sintra hawwe. Fluch stjerfoarming resulteart yn tal fan supernova's dy't it gas ferrike mei swiere eleminten, en dizze ferriking wurdt dan "fêstlein" yn 'e folgjende generaasje stjerren yn dizze koarte perioade.
Moderne waarnimmings suggerearje lykwols dat it universum hiërargysk evoluearre is - grutte struktueren ûntstien út 'e fúzje fan lytsere - sadat in suver monolityske ynstoarting as ûnfolslein beskôge wurdt. It basisidee bliuwt lykwols relevant as in beskriuwing fan 'e iere faze: elliptyske stjerrestelsels kinne yn har begjintiid in tige rappe stjerfoarming ûndergien hawwe, en doe evoluearre binne troch fúzjes en oanwaaks.
Gaskoeling, tsjustere matearjehalo 's en hiërargyske evolúsje
Moderne teoryen oer galaxyfoarming kinne net skieden wurde fan 'e rol fan tsjustere matearje. Galaxiën foarmje binnen in "halo" fan tsjustere matearje dy't in gravitasjoneel "raamwurk" foarmet. Baryonysk gas (gewoan gas) falt yn dizze halo, koelt ôf en foarmet dan stjerren. Yn ΛCDM (Lambda Cold Dark Matter) kosmology foarmje earst lytse halo's, en fusearje dan ta gruttere halo's. Yn tichte omjouwings lykas galaxyklusters is de snelheid fan fúzjes en ynteraksjes heger, sadat de foarming fan elliptyske galaxiën faker foarkomt - yn oerienstimming mei it feit dat elliptyske galaxiën faak fûn wurde yn 'e sintra fan klusters.
Kosmologyske simulaasjes suggerearje dat massive elliptyske stjerrestelsels twa fazen ûndergean kinne: in earste faze fan rappe stjerfoarming út ynkommende gas (faak in-situ stjerfoarming neamd), folge troch in groeifaze troch oanwaaks fan stjerren út oare stjerrestelsels (ex-situ), benammen troch fúzjes. Dizze kombinaasje resulteart yn stjerrestelsels mei tichte kearnen en mear diffuse stjerhalo's.
De rol fan supermassive swarte gatten en feedback (AGN-feedback)
Hast alle grutte stjerrestelsels hawwe in supermassyf swart gat yn har sintrum. Yn elliptyske stjerrestelsels spilet dit swarte gat in krúsjale rol yn it remmen fan stjerfoarming fia it feedbackmeganisme fan 'e aktive galaktyske kearn (AGN). As matearje op it swarte gat falt, komt enoarme enerzjy frij yn 'e foarm fan strieling en jets. Dizze enerzjy kin it gas ferwaarmje of sels út it stjerrestelsel ferdriuwe, wêrtroch't it net koel en ticht genôch is om stjerren te foarmjen.
AGN-feedback helpt te ferklearjen wêrom't massive elliptyske stjerrestelsels útdoofd bliuwe, nettsjinsteande dat se gravitasjoneel gas oanlûke kinne. Sûnder dit meganisme produsearje simulaasjes faak stjerrestelsels dy't te lang stjerren foarmje, wat net oerienkomt mei waarnimmings.
Miljeu-ynfloeden: Galaxy-klusters en gasferlies
De omjouwing foarmet ek elliptyske stjerrestelsels. Binnen stjerrestelselklusters kin in hjit yntergalaktysk medium gas stripje út stjerrestelsels dy't der trochhinne bewege, in proses dat ram pressure stripping neamd wurdt. Fierder kinne werhelle gravitasjonele ynteraksjes mei ferskate buorlju de struktuer fan spiraalstelsels fersteure en har gasreserves ferminderje. As gefolch kinne spiraalstelsels transformearje yn lentikulêre (S0) stjerrestelsels of sels evoluearje yn elliptyske stjerrestelsels troch werhelle fúzjes en fersteuringen.
Yn tichte omjouwings wurdt de foarming fan elliptyske stjerrestelsels effisjinter fanwegen twa faktoaren: ferhege kânsen op botsingen en sterkere ûntgassingsmeganismen. Dêrom lit de morfology-tichtensrelaasje sjen dat elliptyske stjerrestelsels faker foarkomme yn regio's mei in hege tichtens fan stjerrestelsels.
Konklúzje
Hjoeddeiske teoryen oer de foarming fan elliptyske stjerrestelsels wurde begrepen as it resultaat fan in kombinaasje fan ferskate prosessen, ynstee fan ien meganisme. Grutte fúzjes kinne spiraalstelsels transformearje yn elliptyske systemen mei willekeurige stjerbanen en rappe mar koarte perioaden fan stjerfoarming. Werhelle lytse fúzjes helpe elliptyske stjerrestelsels groeie en útwreidzje yn 'e rin fan' e tiid. Tagelyk bliuwt in yntinse begjinfaze, fergelykber mei it monolityske ynstoartingmodel, relevant foar it ferklearjen fan 'e fergrizende stjerrepopulaasje. Al dizze prosessen fine plak binnen in hiërargyske tsjustere matearjekosmology, mei feedback fan supermassive swarte gatten en de ynfloed fan 'e klusteromjouwing, dy't gas kin fuorthelje, dy't in krúsjale rol spylje.
Mei de komst fan teleskopen fan in nije generaasje en simulaasjes mei hege resolúsje binne astronomen hieltyd mear yn steat om de skiednis fan elliptyske stjerrestelsels te "lêzen" út har stjerferdieling, gemyske gearstalling en spoaren fan fynstruktuer. Elliptyske stjerrestelsels, dy't fan in ôfstân ienfâldich en glêd lykje, hawwe eins in kosmyske skiednis fol mei botsingen, stadige groei en ekstreme fysike prosessen dy't it gesicht fan it universum oant hjoed de dei foarmje.
