Эллипс галактикийн үүсэх онол
Эллипс галактикууд нь спираль болон жигд бус галактикуудын хамт орчлон ертөнцийн гол галактикуудын нэг юм. Тэдгээр нь дугуйгаас зууван хэлбэртэй, жигд, жигд тархсан гэрлийн тархалттай, тод спираль гарны хээгүй байдаг. Спираль галактикуудтай харьцуулахад эллипс галактикууд нь ерөнхийдөө хий, тоос бага агуулдаг, шинэ од үүсэх түвшин багатай бөгөөд хуучин, шаргалаас улаавтар өнгөтэй оддын давамгайлдаг. Том асуулт бол: эллипс галактикууд хэрхэн үүсдэг вэ? Одон орон судлаачид орчин үеийн дурангийн ажиглалт болон сансрын симуляцийг ашиглан эртний орчлон ертөнцөөс өнөөг хүртэлх галактикуудын түүхийг зураглахын тулд хэд хэдэн нэмэлт онол, үүсэх хувилбаруудыг боловсруулсан.
Эллипс галактикуудын гарал үүслийн шинж чанарууд
Онолыг хэлэлцэхээс өмнө эллипс галактикуудын үүсэх үйл явцын талаарх сэжүүр өгдөг физик шинж чанаруудыг ойлгох нь чухал юм. Эллипс галактикууд нь ихэвчлэн "гөлгөр" бүтэцтэй байдаг, учир нь тэдний од нь спираль галактикууд шиг нэг хавтгайд голчлон эргэлддэггүй, харин санамсаргүй тойрог замд тархсан байдаг. Цаашилбал, олон эллипс галактикууд нь маш том бөгөөд галактикийн бөөгнөрлийн төвд байрладаг нь нягт орчин, галактик хоорондын харилцан үйлчлэлийг байнга илтгэдэг. Тэдний гэрлийн спектрүүд нь ихэвчлэн хүйтэн хий бага харуулдаг бөгөөд энэ нь оддын үүсэл багатай байдаг. Эдгээр шинж чанарууд нь эллипс галактикууд оддын тойрог замыг тасалдуулж, од үүсгэдэг хийг нь залгисан эсвэл гадагшлуулсан томоохон динамик үйл явдлуудыг туулсан гэсэн дүгнэлтэд хүргэдэг.
Галактикийн нэгдлийн онол
Эллипс галактикууд үүсэх хамгийн үнэмшилтэй онолуудын нэг бол галактикуудын нэгдэл, ялангуяа томоохон нэгдлүүдийн онол юм. Энэ тохиолдолд спираль буюу хийгээр баялаг хоёр галактик мөргөлдөж, нэгдэж, шинэ, том, илүү бөмбөрцөг хэлбэртэй системийг үүсгэдэг. Мөргөлдөөн болоход хүчирхэг таталцлын хүч нь оддын хөдөлгөөнийг тасалдуулж, спираль гарыг деформацид оруулж, илүү изотроп оддын тархалтыг бий болгодог бөгөөд энэ нь эллипс галактикуудын онцлог шинж юм.
Нэгдэх үед од хоорондын хий хүчтэй шахалтад орж, од үүсэх дэлбэрэлтийг (одны дэлбэрэлт) өдөөдөг. Энэхүү одны дэлбэрэлт нь харьцангуй богино хугацаанд (сансар огторгуйн хувьд) их хэмжээний хий шингээж чаддаг бөгөөд үлдсэн хийг хэт шинэ оддын салхи эсвэл галактикийн цөмийн идэвхжил түлхэж гаргаж чаддаг. Хий сийрэгжсэний дараа үлдсэн галактикийг хуучин одод зонхилдог бөгөөд энэ нь эллипс галактикийн онцлог шинж чанартай "улаан" бөгөөд идэвхгүй төрхийг бий болгодог.
Энэхүү онолын ажиглалтын нотолгоо нь далайн түрлэгийн сүүлтэй систем , морфологийн гажуудал, хоёртын цөм зэрэг харилцан үйлчлэлцдэг галактикуудаас үүдэлтэй. Зарим эллипс хэлбэртэй галактикууд нь өнгөрсөн нэгдлийн динамикийн үлдэгдэл гэж үздэг "хясаа" эсвэл бүдэг долгион гэх мэт нарийн бүтэцтэй байдаг.
Жижиг нэгдэл ба өсөлт
Бүх эллипс хэлбэртэй галактикууд ганцхан асар том мөргөлдөөнөөс үүсдэггүй. Олон галактикууд, ялангуяа маш том галактикууд нь жижиг нэгдлээр ургадаг гэж үздэг: том галактикууд жижиг галактикуудыг дахин дахин "иддэг". Энэ үйл явц аажмаар явагддаг боловч хэдэн тэрбум жилийн турш массыг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлж, галактикийн бүтцийг өөрчилж чаддаг.
Жижиг нэгдэл нь төвийн нягтралыг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэхгүйгээр эллипс галактикуудын хэмжээг "нэмэгдүүлж" чаддаг. Энэ нь залуу орчлон ертөнц дэх асар том эллипс галактикууд одоогийн орчлон ертөнцөөс илүү нягт харагддаг гэсэн ажиглалттай нийцдэг. Өөрөөр хэлбэл, эллипс галактикууд эхлээд нягтаршилтай үүсч, дараа нь жижиг хиймэл дагуулуудын хуримтлалын улмаас аажмаар тэлж болно.
Цул нуралтын загвар (Цул нуралт)
Нэгдлийн онол давамгайлахаас өмнө цул нуралтын загвар нь эллипс галактикуудыг тайлбарлахад түгээмэл байсан. Энэ тохиолдолд эллипс галактикууд маш эрт үүссэн бөгөөд аварга том хийн үүл таталцлын нөлөөгөөр хурдан нурж, дараа нь богино хугацаанд хурдан оддыг бий болгосон. Оддын үүсэл дэлбэрсний дараа хий шавхагдсан эсвэл халсан тул оддын үүсэл зогсож, хуучин оддын популяци үлдсэн.
Энэ загвар нь олон эллипс галактикууд яагаад маш эртний одтой, төвүүддээ харьцангуй өндөр металллаг шинж чанартай байдгийг тайлбарладаг. Оддын хурдацтай үүсэлт нь хийг хүнд элементүүдээр баяжуулдаг олон тооны супернова үүсгэдэг бөгөөд энэхүү баяжуулалт нь энэ богино хугацаанд дараагийн үеийн одод руу "түгжигддэг".
Гэсэн хэдий ч орчин үеийн ажиглалтууд нь орчлон ертөнц шаталсан байдлаар хөгжсөн буюу жижиг орчлон ертөнцүүдийн нэгдэлээс үүссэн том бүтэцтэй болохыг харуулж байгаа тул цэвэр цул нуралтыг бүрэн бус гэж үздэг. Гэсэн хэдий ч үндсэн санаа нь эрт үе шатны тодорхойлолтод хамааралтай хэвээр байна: эллипс галактикууд эхний үед маш хурдан од үүсэхэд орж, дараа нь нэгдэл, хуримтлалаар хувьсан өөрчлөгдсөн байж магадгүй юм.
Хийн хөргөлт, Харанхуй бодисын галос ба шаталсан хувьсал
Галактикийн үүслийн орчин үеийн онолыг харанхуй бодисын үүргээс салгаж болохгүй. Галактикууд нь таталцлын "хүрээ"-г бүрдүүлдэг харанхуй бодисын "гало" дотор үүсдэг. Барионик хий (ердийн хий) энэ гало руу унаж, хөрч, дараа нь од үүсгэдэг. ΛCDM (Lambda Cold Dark Matter) сансар судлалд жижиг гало нь эхлээд үүсч, дараа нь том гало болж нийлдэг. Галактикийн бөөгнөрөл гэх мэт нягт орчинд нэгдэх, харилцан үйлчлэх хурд өндөр байдаг тул эллипс галактикууд үүсэх нь илүү олон удаа тохиолддог бөгөөд энэ нь эллипс галактикууд ихэвчлэн бөөгнөрөлийн төвд байдагтай нийцдэг.
Сансар судлалын симуляциас харахад асар том эллипс хэлбэртэй галактикууд хоёр үе шаттайгаар дамжин өнгөрч болно: орж ирж буй хийнээс хурдан од үүсэх эхний үе шат (ихэвчлэн in-situ од үүсэх гэж нэрлэдэг), дараа нь бусад галактикуудаас оддын хуримтлалаар (ex-situ) өсөлтийн үе шат, голчлон нэгдэх замаар явагддаг. Энэхүү хослол нь нягт цөмтэй, илүү тархсан оддын гэрэлт цагирагтай галактикуудыг үүсгэдэг.
Хэт их масстай хар нүхний үүрэг ба хариу үйлдэл (AGN санал хүсэлт)
Бараг бүх том галактикууд төвдөө хэт том хар нүхтэй байдаг. Эллипс галактикуудад энэхүү хар нүх нь идэвхтэй галактикийн цөм (AGN)-ийн хариу үйлдлийн механизмаар дамжуулан од үүсэхийг саатуулахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Хар нүхэн дээр бодис унах үед цацраг туяа болон тийрэлтэт урсгал хэлбэрээр асар их энерги ялгардаг. Энэ энерги нь хийг халааж эсвэл бүр галактикаас гаргаж, од үүсгэхэд хангалттай хүйтэн, нягт байхаас сэргийлдэг.
AGN-ийн санал хүсэлт нь асар том эллипс хэлбэртэй галактикууд таталцлын хүчээр хий татах чадвартай хэдий ч яагаад унтардаггүй болохыг тайлбарлахад тусалдаг. Энэ механизмгүйгээр симуляци нь ажиглалттай зөрчилдөж, хэт удаан хугацаанд од үүсгэдэг галактикуудыг үүсгэдэг.
Байгаль орчны нөлөөлөл: Галактикийн бөөгнөрөл ба хийн алдагдал
Мөн хүрээлэн буй орчин нь эллипс хэлбэртэй галактикуудыг бүрдүүлдэг. Галактикийн бөөгнөрөл дотор галактик хоорондын халуун орчин нь түүний дундуур хөдөлж буй галактикуудаас хийг салгаж чаддаг бөгөөд үүнийг хуйхны даралтыг салгах гэж нэрлэдэг. Цаашилбал, олон тооны хөршүүдтэй давтан таталцлын харилцан үйлчлэл нь спираль галактикуудын бүтцийг алдагдуулж, хийн нөөцийг нь бууруулдаг. Үүний үр дүнд спираль галактикууд нь линз хэлбэртэй (S0) галактикууд болж хувирах эсвэл давтан нэгдэл, тасалдалаар эллипс хэлбэртэй галактикууд болж хувирдаг.
Нягт орчинд эллипс галактик үүсэх нь хоёр хүчин зүйлээс шалтгаалан илүү үр дүнтэй болдог: мөргөлдөөний боломж нэмэгдэх, хийгүйжүүлэх механизм илүү хүчтэй болдог. Ийм учраас морфологи-нягтралын хамаарал нь эллипс галактикууд нь галактикийн нягтрал өндөртэй бүс нутагт илүү түгээмэл байдаг болохыг харуулж байна.
Дүгнэлт
Эллипс галактикууд үүсэх тухай одоогийн онолууд нь ганц механизмын оронд хэд хэдэн процессын хослолын үр дүн гэж ойлгогддог. Том хэмжээний нэгдэл нь спираль галактикуудыг санамсаргүй оддын тойрог замтай, хурдан боловч богино хугацааны оддын үүсэлтэй эллипс систем болгон хувиргаж чаддаг. Давтан жижиг нэгдэл нь эллипс галактикуудыг цаг хугацааны явцад өсөн нэмэгдэж, өргөжихөд тусалдаг. Үүний зэрэгцээ, цул нуралтын загвартай төстэй эрчимтэй эхний үе шат нь оддын популяцийн хөгшрөлтийг тайлбарлахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Эдгээр бүх үйл явц нь шаталсан харанхуй материйн сансар судлалын хүрээнд явагддаг бөгөөд хэт их хар нүхнээс үүдэлтэй хариу үйлдэл болон хий ялгаруулж болзошгүй бөөгнөрлийн орчны нөлөө нь чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
Шинэ үеийн дуран болон өндөр нягтралтай симуляци бий болсноор одон орон судлаачид эллипс галактикуудын түүхийг оддын тархалт, химийн найрлага, нарийн бүтцийн ул мөрөөс нь "унших" боломжтой болж байна. Алсаас энгийн бөгөөд жигд мэт харагддаг эллипс галактикууд үнэндээ өнөөг хүртэл орчлон ертөнцийн нүүр царайг бүрдүүлдэг мөргөлдөөн, аажмаар өсөлт, хэт туйлширсан физик процессуудаар дүүрэн сансрын түүхийг агуулдаг.
