Θεωρούμε ότι οι γαλαξίες είναι πολύ παλιοί. Ο δικός μας Γαλαξίας σχηματίστηκε πριν από 13,6 δισεκατομμύρια χρόνια, ενώ το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb μας αποκάλυψε μερικούς από τους πρώτους γαλαξίες που σχηματίστηκαν στο αρχέγονο σύμπαν.
Τίθεται λοιπόν η ερώτηση: «Σχηματίζονται γαλαξίες ακόμα και σήμερα;«
Είναι μια διασκεδαστική ερώτηση γιατί προσπαθώντας να την απαντήσουμε μας δίνει την ευκαιρία να διεισδύσουμε στην περίπλοκη και όμορφη διαδικασία σχηματισμού γαλαξιών. Ας δούμε λοιπόν τι συμβαίνει.
Πρώτη απάντηση: Όχι
Οι γαλαξίες είναι τεράστια βαρυτικά συστήματα αστέρων, γαλαξιακών υπολειμμάτων, κοσμικής σκόνης και σκοτεινής ύλης. Η ετυμολογία της λέξης προέρχεται από τα ελληνικά, σημαίνει «άξονας από γάλα» και αναφέρεται στον δικό μας Γαλαξία (Milky Way). Διαφέρουν σε μεγάλο βαθμό ο ένας από τον άλλο. Ένας τυπικός γαλαξίας έχει διάμετρο περίπου 100.000 έτη φωτός, ενώ η τυπική απόσταση μεταξύ των γαλαξιών είναι περίπου 1 εκατομμύριο έτη φωτός.
Μερικές φορές, οι γαλαξίες συγχωνεύονται ή συσσωρεύονται μέσα σε σμήνη, αλλά με λίγες εξαιρέσεις, μπορούμε σε μεγάλο βαθμό να ξεχωρίσουμε τον έναν γαλαξία από τον άλλο. Οι γαλαξίες μοιάζουν με πόλεις: Η απόσταση μεταξύ των πόλεων είναι μεγαλύτερη από τις ίδιες τις πόλεις, επομένως είναι εύκολο να εντοπιστούν και να προσδιοριστούν. Μερικές φορές, οι πόλεις βρίσκονται η μία δίπλα στην άλλη, και μερικές φορές, μια μεγάλη πόλη συγχωνεύεται με τις γειτονικές της. Αλλά σε γενικές γραμμές, μια πόλη είναι απλώς μια πόλη.
Όμως, ο ορισμός της γέννησης ενός γαλαξία είναι διαφορετικό ζήτημα. Οι γαλαξίες εμφανίστηκαν στο αρχέγονο σύμπαν μέσω μιας σταδιακής διαδικασίας που ξεκίνησε από το πρώτο δευτερόλεπτο της Μεγάλης Έκρηξης! Εκείνη την εποχή, εμφανίστηκαν μικροσκοπικοί θύλακες με μεγαλύτερη πυκνότητα από το μέσο όρο, η οποία αυξάνονταν σταθερά τα επόμενα εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια. Στην αρχή, μόνο η σκοτεινή ύλη συνέρρεε, καθώς η κανονική ύλη ήταν απασχολημένη με τις αλληλεπιδράσεις της. Όταν όμως οι θύλακες της σκοτεινής ύλης μεγάλωσαν αρκετά, προσέλκυσαν και την κανονική ύλη που βρίσκονταν γύρω τους.
Καθώς η κανονική ύλη συγκεντρωνόταν, συμπιέστηκε, κατακερματίστηκε και έδωσε φως στα πρώτα άστρα. Αυτοί οι πρωτογαλαξίες συνέχισαν να καταναλώνουν περισσότερο αέριο, να συγχωνεύονται με τους γείτονες και να αυξάνονται για να γίνουν οι πλήρως σχηματισμένοι γαλαξίες που βλέπουμε σήμερα.
Έτσι, από αυτή την οπτική γωνία, δεν δημιουργούνται νέοι γαλαξίες σήμερα. Η διαδικασία του σχηματισμού τους – της εμφάνισής τους ως μικροσκοπικών διαφορών στην πυκνότητα ή της αρχικής συγκέντρωσης της σκοτεινής ύλης – έχει ολοκληρωθεί. Πραγματοποιήθηκε άπαξ στο αρχέγονο σύμπαν και δεν επαναλήφθηκε ποτέ ξανά. Δεν υπάρχουν άλλοι πρωτογαλαξίες – ούτε άλλα νέφη αερίου που περιμένουν απλώς την ευκαιρία να συμπυκνωθούν και να δημιουργήσουν έναν νέο γαλαξία – στο σημερινό σύμπαν.
Δεύτερη απάντηση: ναι
Αλλά αυτός είναι μόνο ένας τρόπος για να ορίσετε την αρχή ενός γαλαξία. Μπορούμε επίσης να δούμε ένα ακόμα κομβικό βήμα: την εμφάνιση των πρώτων άστρων. Επιστρέφοντας στην αναλογία της πόλης που αναφέρθηκε παραπάνω, υπάρχει διαφορά μεταξύ του πότε μια πόλη σχεδιάζεται για πρώτη φορά – όταν τα περιγράμματα της καθορίζονται με τοπογραφικά όρια – και πότε αρχίζουν να μετακινούνται οι άνθρωποί της.
Αν εστιάσουμε μόνο στον σχηματισμό των άστρων, θα δούμε ότι αυτή είναι μια συνεχής διαδικασία που συνεχίζεται ακόμη και σήμερα. Τα τελευταία χρόνια, οι αστρονόμοι έχουν δημιουργήσει μια λεπτομερή κατανόηση ενός αστροφυσικού μεγέθους που ονομάζεται συνάρτηση αστρικής μάζας. Μας δείχνει πόση μάζα έχει τη μορφή άστρων σε κάθε γαλαξία σε διαφορετικές εποχές στο σύμπαν.
Τα άστρα αποτελούν μόνο ένα μικρό ποσοστό της μάζας ενός γαλαξία. Το υπόλοιπο αντιστοιχεί στη σκοτεινή ύλη και σε τυχαίες συγκεντρώσεις αερίων. Ωστόσο, είναι τα άστρα που κάνουν έναν γαλαξία ορατό, αφού είναι πολύ πιο εύκολο να παρατηρηθούν από οποιοδήποτε άλλο γαλαξιακό στοιχείο.
Οι νέες έρευνες που εξετάζουν δειγματοληπτικά γαλαξίες σε όλο το σύμπαν, αποκάλυψαν ότι η συνάρτηση αστρικής μάζας αυξάνεται παντού. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχουν περισσότεροι μικροί, μεσαίοι γαλαξίες και μεγάλοι γαλαξίες από ότι υπήρχαν πριν από δισεκατομμύρια χρόνια.
Οι νέοι μικροί γαλαξίες δεν προέρχονται από την εμφάνιση πρωτογαλαξιών στους σπόρους της σκοτεινής ύλης. είναι ήδη υπάρχουσες συστάδες υλικού που μόλις αρχίζουν τον σχηματισμό άστρων. Οι μεγαλύτεροι γαλαξίες, από την άλλη πλευρά, εξελίσσονται κυρίως από τη συνεχιζόμενη συγχώνευση μικρότερων γαλαξιών.
Δεν θα κρατήσει για πάντα
Έτσι, έστω και με αυτό τον τρόπο, συνεχίζουν να εμφανίζονται νέοι γαλαξίες στην κοσμική σκηνή καθώς φωτίζονται με νέους γύρους σχηματισμού άστρων. Αυτοί οι γαλαξίες ήταν πάντα εκεί, ‘άραζαν’ για δισεκατομμύρια χρόνια, αλλά μόλις τώρα γίνονται ορατοί. Η διαδικασία αυτή είναι εφικτή διότι ο σχηματισμός άστρων είναι απίστευτα αργός. Το μεγαλύτερο μέρος του αερίου στο εσωτερικό ενός γαλαξία δεν θα μετατραπεί ποτέ σε άστρα και θα συνεχίσει να υπάρχει ως έχει για πολύ μεγάλες περιόδους, Μπορεί να πάρει πολύ χρόνο σε έναν γαλαξία για να το χρησιμοποιήσει στην παραγωγή άστρων.
Δυστυχώς, το πάρτι δεν θα κρατήσει για πάντα. Το πρόβλημα είναι ότι το σύμπαν όχι μόνο διαστέλλεται, αλλά η διαστολή του επιταχύνεται, ένα φαινόμενο που αποδίδεται στην σκοτεινή ενέργεια. Αν και οι αστρονόμοι εξακολουθούν να μην καταλαβαίνουν τι είναι η σκοτεινή ενέργεια, μπορούν να παρατηρήσουν τα αποτελέσματά της στο σύμπαν: διασκορπίζει τα πάντα.
Καθώς το σύμπαν γερνά, είναι όλο και πιο δύσκολο για την ύλη να συγκεντρωθεί ώστε να σχηματίσει νέους γαλαξίες, όπου θα προκληθεί ένας συνεχής σχηματισμός άστρων. Στην πραγματικότητα, η αιχμή του σχηματισμού άστρων πέρασε πριν από δισεκατομμύρια χρόνια. Ενώ οι νέοι γαλαξίες συνεχίζουν να φωτίζονται, ο ρυθμός ανάδυσής τους επιβραδύνεται, με όλο και λιγότερους νέους γαλαξίες να εμφανίζονται κάθε χρόνο.
Όμως υπάρχει ακόμα πολύς χρόνος, αφού οι γαλαξίες θα συνεχίσουν να σχηματίζουν άστρα για εκατοντάδες δισεκατομμύρια χρόνια στο μέλλον. Γι αυτό ας απολαύσουμε το πάρτι όσο διαρκεί.
Πηγή: physicsgg
