Эллиптикалык галактикалардын пайда болуу теориясы
Эллиптикалык галактикалар ааламдагы галактикалардын негизги түрлөрүнүн бири болуп саналат, спираль жана туура эмес галактикалар менен бирге. Алар тегеректен сүйрү формага чейин, жылмакай, бирдей бөлүштүрүлгөн жарыктын таралышы менен, спираль колунун өзгөчө үлгүсү жок. Спираль галактикаларга салыштырмалуу, эллиптикалык галактикаларда газ жана чаң азыраак болот, жаңы жылдыздардын пайда болуу ылдамдыгы төмөн жана аларда эски, саргычтан кызгылт түскө чейинки жылдыздар басымдуулук кылат. Чоң суроо туулат: эллиптикалык галактикалар кантип пайда болот? Астрономдор бир нече кошумча теорияларды жана пайда болуу сценарийлерин иштеп чыгышты, галактикалардын алгачкы ааламдан бүгүнкү күнгө чейинки тарыхын картага түшүрүү үчүн заманбап телескоптук байкоолорду жана космологиялык симуляцияларды колдонушту.
Эллиптикалык галактикалардын келип чыгышынын белгилери катары мүнөздөмөлөрү
Теорияны талкуулоодон мурун, эллиптикалык галактикалардын пайда болуу процессине ишарат берген физикалык мүнөздөмөлөрүн түшүнүү маанилүү. Эллиптикалык галактикалар, адатта, "жылмакай" түзүлүшкө ээ, анткени алардын жылдыздары спираль галактикалар сыяктуу бир тегиздикте айланбай, кокустук орбиталарда жайгашкан. Андан тышкары, көптөгөн эллиптикалык галактикалар абдан массивдүү жана галактика кластерлеринин борборлорунда жайгашкан, бул тыгыз чөйрөнү жана тез-тез галактика аралык өз ара аракеттенүүнү көрсөтөт. Алардын жарык спектрлери көп учурда муздак газды аз көрсөтөт, бул жылдыздардын пайда болушунун төмөндүгүнө алып келет. Бул мүнөздөмөлөр эллиптикалык галактикалар жылдыздардын орбиталарын бузуп, жылдыз пайда кылуучу газын жутуп же чыгарып салган ири динамикалык окуяларды башынан өткөргөн деген тыянакка алып келет.
Галактикалардын биригүү теориясы
Эллиптикалык галактикалардын пайда болушунун эң ынандырарлык теорияларынын бири - галактикалардын биригиши, тактап айтканда, ири биригүүлөр теориясы. Бул сценарийде эки спираль же газга бай галактика кагылышып, биригип, жаңы, чоңураак жана тоголок системаны пайда кылат. Кагылышуу болгондо, күчтүү тартылуу күчтөрү жылдыздардын кыймылын бузуп, спираль колдорун деформациялап, изотроптук жылдыз таралышын пайда кылат - бул эллиптикалык галактикаларга мүнөздүү.
Биригүү учурунда жылдыздар аралык газ катуу кысылып, жылдыздардын пайда болушуна (жылдыздардын жарылышы) алып келет. Бул жылдыздардын жарылышы салыштырмалуу кыска убакыттын ичинде (космостук жактан алганда) бир топ газды жутуп алышы мүмкүн, ал эми калган газ суперновалардын шамалдары же галактикалык өзөктүн активдүүлүгү менен түртүлүп чыгышы мүмкүн. Газ суюлуп кеткенден кийин, калган галактикада эски жылдыздар үстөмдүк кылып, ага "кызыл" жана пассивдүү көрүнүш берет - бул эллиптикалык галактикаларга мүнөздүү.
Бул теориянын байкоо жүргүзүү далилдери өз ара аракеттенүүчү галактикалардан, мисалы, толкун куйруктары , морфологиялык бурмалоолору жана экилик ядролору бар системалардан келип чыгат. Айрым эллиптикалык галактикалар ошондой эле мурунку биригүү динамикасынын калдыктары деп эсептелген "кабыкчалар" же алсыз толкундар сыяктуу тымызын түзүлүштөрдү көрсөтөт.
Кичинекей биригүүлөр жана кошумча өсүш
Бардык эле эллиптикалык галактикалар бир гана чоң кагылышуудан пайда боло бербейт. Көптөгөн галактикалар, айрыкча абдан чоң галактикалар, кичинекей биригүүлөр аркылуу өсөт деп эсептелет: чоңураак галактикалар кайра-кайра кичинекей галактикаларды "жеп" турат. Бул процесс акырындык менен жүрөт, бирок миллиарддаган жылдар бою ал массаны бир топ көбөйтүп, галактиканын түзүлүшүн өзгөртө алат.
Кичинекей биригүүлөр эллиптикалык галактикалардын борбордук тыгыздыгын бир топ жогорулатпастан, алардын өлчөмүн "көбөйтө" алат. Бул жаш ааламдагы массивдүү эллиптикалык галактикалар көбүнчө азыркы ааламдагыларга караганда компакттуураак көрүнөт деген байкоого дал келет. Башкача айтканда, эллиптикалык галактикалар алгач компакттуу түрдө пайда болуп, андан кийин кичинекей спутниктердин аккрециясынан улам акырындык менен кеңейиши мүмкүн.
Монолиттик кулап түшүү модели (монолиттик кулап түшүү)
Биригүү теориясы үстөмдүк кыла электе, монолиттик кулап түшүү модели эллиптикалык галактикаларды түшүндүрүүдө популярдуу болгон. Бул сценарийде эллиптикалык галактикалар абдан эрте пайда болгон, алп газ булуту тартылуу күчү астында тездик менен кулап, андан кийин кыска убакыттын ичинде тездик менен жылдыздарды пайда кылган. Жылдыздардын пайда болушунан кийин газ түгөнгөн же ысыган, ошондуктан жылдыздардын пайда болушу токтоп, эски жылдыздардын популяциясы калган.
Бул модель көптөгөн эллиптикалык галактикалардын эмне үчүн абдан эски жылдыздары жана борборлорунда салыштырмалуу жогорку металлдуулуктары бар экенин түшүндүрөт. Жылдыздардын тез пайда болушу газды оор элементтер менен байытуучу көптөгөн суперновалардын пайда болушуна алып келет жана бул байытуу ушул кыска мезгилдин ичинде кийинки муундагы жылдыздарга "бекитилип" калат.
Бирок, заманбап байкоолор ааламдын иерархиялык түрдө — кичирээктеринин биригишинен пайда болгон чоң түзүлүштөрдөн — пайда болгонун көрсөтүп турат, ошондуктан таза монолиттик кыйроо толук эмес деп эсептелет. Бирок, баштапкы фазанын сүрөттөлүшү катары негизги идея актуалдуу бойдон калууда: эллиптикалык галактикалар алгачкы күндөрүндө абдан тез жылдыздардын пайда болушуна дуушар болуп, андан кийин биригүү жана аккреция аркылуу эволюцияланган болушу мүмкүн.
Газды муздатуу, Караңгы Заттын Галолору жана Иерархиялык Эволюция
Галактикалардын пайда болушунун заманбап теорияларын караңгы заттын ролунан бөлүп кароого болбойт. Галактикалар гравитациялык "алкак" түзүүчү караңгы заттын "галосунун" ичинде пайда болот. Бариондук газ (кадимки газ) бул галого түшүп, муздап, андан кийин жылдыздарды пайда кылат. ΛCDM (Lambda Cold Dark Matter) космологиясында алгач кичинекей галолор пайда болуп, андан кийин чоңураак галолорго биригет. Галактика кластерлери сыяктуу тыгыз чөйрөлөрдө биригүү жана өз ара аракеттенүү ылдамдыгы жогору, ошондуктан эллиптикалык галактикалардын пайда болушу тезирээк болот — бул эллиптикалык галактикалар көп учурда кластерлердин борборлорунда кездешкенине дал келет.
Космологиялык симуляциялар массивдүү эллиптикалык галактикалар эки фазадан өтүшү мүмкүн экенин көрсөтүп турат: баштапкы фаза келген газдан жылдыздардын тез пайда болушу (көбүнчө in-situ жылдыздардын пайда болушу деп аталат), андан кийин башка галактикалардан жылдыздардын аккрециясы аркылуу өсүү фазасы (ex-situ), негизинен биригүү аркылуу. Бул айкалыш тыгыз өзөктөрү жана чачыранды жылдыз галолору бар галактикаларды пайда кылат.
Супермассивдүү кара тешиктердин жана кайтарым байланыштын (AGN кайтарым байланышы) ролу
Дээрлик бардык ири галактикалардын борборунда супермассивдүү кара тешик бар. Эллиптикалык галактикаларда бул кара тешик активдүү галактикалык ядронун (AGN) кайтарым байланыш механизми аркылуу жылдыздардын пайда болушун токтотууда чечүүчү ролду ойнойт. Зат кара тешикке түшкөндө, радиация жана агым түрүндө эбегейсиз чоң энергия бөлүнүп чыгат. Бул энергия газды ысытып же ал тургай галактикадан чыгарып, анын муздак жана жылдыздарды пайда кылуу үчүн жетиштүү тыгыз болушуна жол бербейт.
AGN кайтарым байланышы массивдүү эллиптикалык галактикалардын гравитациялык жактан газды өзүнө тарта алганына карабастан, эмне үчүн өчүп калаарын түшүндүрүүгө жардам берет. Бул механизмсиз симуляциялар көп учурда байкоолорго карама-каршы келген, өтө узак убакыт бою жылдыздарды пайда кыла берген галактикаларды пайда кылат.
Айлана-чөйрөнүн таасири: Галактика кластерлери жана газ жоготуулары
Айлана-чөйрө эллиптикалык галактикаларды да калыптандырат. Галактика кластерлеринин ичинде ысык галактика аралык чөйрө анын аркылуу өтүп бараткан галактикалардан газды бөлүп алышы мүмкүн, бул процесс "кочкул басымды бөлүп алуу" деп аталат. Андан тышкары, көптөгөн кошуналар менен кайталанган гравитациялык өз ара аракеттенүүлөр спираль галактикалардын түзүлүшүн бузуп, алардын газ запастарын азайтышы мүмкүн. Натыйжада, спираль галактикалар линзалуу (S0) галактикаларга айланышы же ал тургай кайталанган биригүүлөр жана үзгүлтүккө учуроолор аркылуу эллиптикалык галактикаларга айланышы мүмкүн.
Тыгыз чөйрөлөрдө эллиптикалык галактикалардын пайда болушу эки фактордон улам натыйжалуураак болот: кагылышуу мүмкүнчүлүктөрүнүн көбөйүшү жана газсыздандыруу механизмдеринин күчөшү. Ошондуктан морфология-тыгыздык байланышы эллиптикалык галактикалардын галактикалардын тыгыздыгы жогору болгон аймактарда көбүрөөк кездешерин көрсөтүп турат.
Корутунду
Эллиптикалык галактикалардын пайда болушунун учурдагы теориялары бир механизмдин эмес, бир нече процесстердин айкалышынын натыйжасы катары түшүнүлөт. Чоң биригүүлөр спираль галактикаларды кокус жылдыз орбиталары жана жылдыздардын пайда болушунун тез, бирок кыска мезгилдери бар эллиптикалык системаларга айландырышы мүмкүн. Кайталануучу чакан биригүүлөр эллиптикалык галактикалардын убакыттын өтүшү менен өсүшүнө жана кеңейишине жардам берет. Ошол эле учурда, монолиттик кулап түшүү моделине окшош интенсивдүү баштапкы фаза жылдыз популяциясынын картаюусун түшүндүрүү үчүн актуалдуу бойдон калууда. Бул процесстердин баары иерархиялык караңгы материя космологиясынын ичинде жүрөт, супермассивдүү кара тешиктерден келген кайтарым байланыш жана газды жок кыла турган кластердик чөйрөнүн таасири чечүүчү ролду ойнойт.
Жаңы муундагы телескоптордун жана жогорку чечилиштеги симуляциялардын пайда болушу менен астрономдор эллиптикалык галактикалардын тарыхын алардын жылдыздык таралышынан, химиялык курамынан жана майда түзүлүшүнүн издеринен "окуй" алышат. Алыстан жөнөкөй жана жылмакай көрүнгөн эллиптикалык галактикалар чындыгында кагылышууларга, акырындык менен өсүүгө жана ааламдын жүзүн бүгүнкү күнгө чейин калыптандырган экстремалдык физикалык процесстерге толгон космостук тарыхты камтыйт.
