(Astronomy@Science_Newworld).
Kamakailan lamang, noong 1920s, napatunayan ng sikat na astronomer na si Edwin Hubble na ang ating Milky Way ay hindi lamang ang umiiral na kalawakan. Ngayon nasanay na tayo sa katotohanan na ang kalawakan ay puno ng libu-libo at milyon-milyong iba pang mga kalawakan, kung saan ang sa atin ay mukhang napakaliit. Ngunit eksakto kung gaano karaming mga kalawakan sa uniberso ang nasa tabi natin? Ngayon ay makikita natin ang sagot sa tanong na ito.
Mula sa isa hanggang sa kawalang-hanggan.
Mukhang hindi kapani-paniwala, ngunit kahit na ang ating mga lolo sa tuhod, maging ang karamihan sa mga siyentipiko, ay itinuturing na ang ating Milky Way ay isang metagalaxy - isang bagay na sumasaklaw sa buong nakikitang uniberso. Ang kanilang maling akala ay lohikal na ipinaliwanag sa pamamagitan ng di-kasakdalan ng mga teleskopyo noong panahong iyon - kahit na ang pinakamaganda sa kanila ay nakakita ng mga kalawakan bilang malabong mga lugar, kaya naman tinawag silang nebula nang walang pagbubukod. Ito ay pinaniniwalaan na sa paglipas ng panahon, ang mga bituin at mga planeta ay nabubuo mula sa kanila, tulad ng dati nang nabuo ang ating solar system. Ang haka-haka na ito ay nakumpirma sa pamamagitan ng pagtuklas ng unang planetary nebula noong 1796, sa gitna nito ay isang bituin. Samakatuwid, naniniwala ang mga siyentipiko na ang lahat ng iba pang malabo na mga bagay sa kalangitan ay ang parehong mga ulap ng alikabok at gas, kung saan ang mga bituin ay wala pang oras upang mabuo.
Mga unang hakbang.
Naturally, ang pag-unlad ay hindi tumigil. Noong 1845, itinayo ni William Parsons ang teleskopyo ng Leviathan, napakalaki para sa mga panahong iyon, ang laki nito ay malapit sa dalawang metro. Sa pagnanais na patunayan na ang "Nebulae" ay sa katunayan ay binubuo ng mga bituin, seryoso niyang inilapit ang astronomiya sa modernong konsepto ng kalawakan. Sa kauna-unahang pagkakataon, napansin niya ang spiral na hugis ng mga indibidwal na kalawakan, gayundin ang pagtuklas ng mga pagkakaiba sa ningning sa mga ito, na tumutugma sa mga malalaking at maliwanag na kumpol ng bituin.
Gayunpaman, nagpatuloy ang kontrobersya hanggang sa ika-20 siglo. Bagaman sa progresibong siyentipikong komunidad ay tinanggap na na mayroong maraming iba pang mga kalawakan bukod sa Milky Way, ang opisyal na akademikong astronomiya ay nangangailangan ng hindi masasagot na katibayan nito. Samakatuwid, ang mga mata ng mga teleskopyo mula sa buong mundo ay nasa pinakamalapit na malaking kalawakan sa amin, na dati ring napagkakamalang nebula - ang Andromeda galaxy.
Noong 1888, kinuha ni Isaac Roberts ang unang litrato ng Andromeda, at noong mga taong 1900-1910 karagdagang mga litrato ang kinuha. Nagpapakita sila ng maliwanag na galactic core, at maging ang mga indibidwal na kumpol ng mga bituin. Ngunit ang mababang resolution ng mga imahe ay nagpapahintulot sa mga error. Ang inaakalang mga kumpol ng bituin ay maaaring mga nebula, o simpleng ilang bituin na "nagkumpol" sa isa sa panahon ng pagkakalantad ng larawan. Ngunit ang huling solusyon sa isyu ay hindi malayo.
Makabagong pagpipinta.
Noong 1924, gamit ang teleskopyo - ang may hawak ng record ng simula ng siglo, nagawa ni Edwin Hubble na mas tumpak na tantyahin ang distansya sa Andromeda galaxy. Ito ay naging napakalaki na ito ay ganap na pinasiyahan na ang bagay ay kabilang sa Milky Way (sa kabila ng katotohanan na ang pagtatantya ng Hubble ay tatlong beses na mas mababa kaysa sa modernong isa. Natuklasan din ng astronomo ang maraming mga bituin sa Nebula, na malinaw na nakumpirma ang galactic na kalikasan ng Andromeda. Noong 1925, sa kabila ng pagpuna ng mga kasamahan, ipinakita ni Hubble ang mga resulta ng kanyang trabaho sa isang kumperensya ng American astronomical community.
Ang pagganap na ito ay nagbunga ng isang bagong panahon sa kasaysayan ng astronomiya - ang mga siyentipiko ay "muling nakatuklas" ng mga nebula, na nagbibigay sa kanila ng pamagat ng mga kalawakan, at nakatuklas ng mga bago. Dito sila natulungan ng mga pag-unlad ng Hubble mismo - halimbawa, ang pagtuklas ng redshift. Numero kilalang mga kalawakan lumago sa pagtatayo ng mga bagong teleskopyo at paglulunsad ng mga bago - halimbawa, ang pagsisimula ng malawakang paggamit ng mga teleskopyo sa radyo pagkatapos ng Ikalawang Digmaang Pandaigdig.
Gayunpaman, hanggang sa 90s ng XX century, ang sangkatauhan ay nanatili sa dilim tungkol sa tunay na bilang ng mga kalawakan na nakapaligid sa atin. Pinipigilan ng atmospera ng daigdig ang kahit na ang pinakamalaking teleskopyo na makakuha ng tumpak na larawan - ang mga shell ng gas ay pinipilipit ang imahe at sinisipsip ang liwanag ng mga bituin, na nagsasara ng mga abot-tanaw ng uniberso mula sa atin. Ngunit nagawa ng mga siyentipiko na iwasan ang mga limitasyong ito sa pamamagitan ng paglulunsad ng Hubble Space Telescope, na ipinangalan sa isang astronomer na kilala mo na.
Salamat sa teleskopyo na ito, nakita ng mga tao sa unang pagkakataon ang mga maliliwanag na disk ng mga galaxy na iyon na dati ay tila maliliit na nebulae. At kung saan ang langit ay tila walang laman, bilyun-bilyong mga bago ang lumitaw - at hindi ito pagmamalabis. Gayunpaman, ipinakita ng mga karagdagang pag-aaral na kahit ang libu-libong bilyong bituin na nakikita ng Hubble ay hindi bababa sa ikasampu ng kanilang tunay na bilang.
Panghuling bilang.
Gayunpaman, eksakto kung gaano karaming mga kalawakan ang umiiral sa uniberso? Kaagad kong babalaan ka na kailangan nating magbilang nang sama-sama - ang mga tanong na ito ay karaniwang hindi gaanong interesado sa mga astronomo, dahil wala silang pang-agham na halaga. Oo, nag-catalog at sumusubaybay sila ng mga kalawakan - ngunit para lamang sa mas malalaking layunin tulad ng pag-aaral sa malakihang istruktura ng uniberso.
Gayunpaman, walang sinuman ang nagsasagawa upang mahanap ang eksaktong numero. Una, ang ating mundo ay walang hanggan, kaya naman ang kaalaman kumpletong listahan ang mga kalawakan ay may problema at walang praktikal na kahulugan. Pangalawa, upang mabilang kahit ang mga kalawakan na nasa loob ng nakikitang uniberso, ang isang astronomer ay walang sapat na buhay. Kahit na nabubuhay siya ng 80 taon, nagsimulang magbilang ng mga kalawakan mula sa kapanganakan, at gumugugol ng hindi hihigit sa isang segundo sa pag-detect at pagrerehistro ng bawat kalawakan, ang astronomer ay makakahanap lamang ng 2 trilyong bagay - mas mababa kaysa sa aktwal na mga kalawakan.
Upang matukoy ang tinatayang numero, kunin natin ang ilan sa mga high-precision na pag-aaral ng espasyo - halimbawa, ang "Ultra Deep Field" ng teleskopyo ng Hubble mula 2004. Sa isang lugar na katumbas ng 1/130 ng buong lugar ng kalangitan, ang teleskopyo ay nakakita ng 10,000 kalawakan. Isinasaalang-alang na ang iba pang mga malalim na pag-aaral ng panahon ay nagpakita ng katulad na larawan, maaari nating i-average ang resulta. Samakatuwid, sa loob ng saklaw ng sensitivity ng Hubble, nakikita natin ang 130 bilyong galaxy mula sa buong uniberso.
Gayunpaman, hindi lang iyon. Pagkatapos ng "Ultra Deep Field" maraming iba pang mga kuha ang kinuha na nagdagdag ng mga bagong detalye. At hindi lamang sa nakikitang spectrum ng liwanag, na nagpapatakbo ng "Hubble", kundi pati na rin sa infrared at X-ray. Noong 2014, sa loob ng radius na 14 bilyong light years, 7 trilyon 375 bilyong galaxy ang available sa atin.
Ngunit ito, muli, ang pinakamababang pagtatantya. Naniniwala ang mga astronomo na ang mga akumulasyon ng alikabok sa intergalactic space ay nag-aalis ng 90% ng mga naobserbahang bagay mula sa amin - 7 trilyon ay madaling nagiging 73 trilyon. Ngunit ang figure na ito ay dadaloy pa hanggang sa infinity kapag ang James Webb telescope ay pumasok sa orbit ng araw. Aabot ang device na ito sa loob ng ilang minuto kung saan ang Hubble ay gumagawa ng paraan sa loob ng ilang araw, at tatagos pa ito sa kailaliman ng uniberso.
Alam na alam ng mga may kaunting pang-unawa sa uniberso na ang kosmos ay patuloy na kumikilos. Ang uniberso ay lumalawak bawat segundo, palaki nang palaki. Ang isa pang bagay ay na sa sukat ng pang-unawa ng tao sa mundo, medyo mahirap mapagtanto ang mga sukat ng kung ano ang nangyayari at isipin ang istraktura ng Uniberso. Bilang karagdagan sa ating kalawakan, kung saan matatagpuan ang Araw at tayo, mayroong dose-dosenang, daan-daang iba pang mga kalawakan. Walang nakakaalam ng eksaktong bilang ng mga malalayong mundo. Gaano karaming mga kalawakan sa uniberso ang malalaman lamang nang humigit-kumulang sa pamamagitan ng paglikha ng isang mathematical na modelo ng kosmos.
Samakatuwid, dahil sa laki ng Uniberso, madaling ipalagay ng isang tao ang ideya na sa isang dosenang, isang daang bilyong light-years mula sa Earth, may mga mundong katulad ng sa atin.
Kalawakan at ang mga mundong nakapaligid sa atin
Ang ating kalawakan, na tumanggap ng magandang pangalan na "Milky Way", ilang siglo na ang nakalilipas, ayon sa maraming mga siyentipiko, ay ang sentro ng uniberso. Sa katunayan, ito ay naging bahagi lamang ng Uniberso, at may iba pang mga kalawakan na may iba't ibang uri at sukat, malaki at maliit, ang ilan ay higit pa, ang iba ay mas malapit.
Sa espasyo, ang lahat ng mga bagay ay malapit na magkakaugnay, gumagalaw sa isang tiyak na pagkakasunud-sunod at sumasakop sa isang itinalagang lugar. Ang mga planeta na kilala natin, mga kilalang bituin, black hole at ang ating solar system mismo ay matatagpuan sa Milky Way galaxy. Ang pangalan ay hindi sinasadya. Kahit na ang mga sinaunang astronomo na nagmamasid sa kalangitan sa gabi ay inihambing ang espasyo sa paligid natin sa isang daanan ng gatas, kung saan ang libu-libong bituin ay parang mga patak ng gatas. Ang Milky Way Galaxy, ang mga celestial galactic na bagay na nasa aming larangan ng paningin, ay bumubuo sa pinakamalapit na espasyo. Ano ang maaaring lampas sa visibility ng mga teleskopyo ay nalaman lamang noong ika-20 siglo.
Ang mga kasunod na pagtuklas, na nagpalaki sa ating kosmos sa laki ng Metagalaxy, ay nagtulak sa mga siyentipiko sa teorya ng Big Bang. Ang isang napakalaking cataclysm ay naganap halos 15 bilyong taon na ang nakalilipas at nagsilbing isang impetus para sa simula ng mga proseso ng pagbuo ng Uniberso. Ang isang yugto ng sangkap ay pinalitan ng isa pa. Mula sa makakapal na ulap ng hydrogen at helium, nagsimulang mabuo ang mga unang rudiment ng Uniberso - mga protogalaxies na binubuo ng mga bituin. Ang lahat ng ito ay nangyari sa malayong nakaraan. Ang liwanag ng maraming makalangit na mga bagay, na maaari nating pagmasdan sa pinakamalakas na teleskopyo, ay isang paalam na pagbati lamang. Ang milyun-milyong bituin, kung hindi bilyon, na nagkalat sa ating kalangitan ay isang bilyong light-years mula sa Earth, at matagal nang tumigil sa pag-iral.
Mapa ng Uniberso: Pinakamalapit at Pinakamalayo na Kapitbahay
Ang ating solar system, ang iba pang mga cosmic body na naobserbahan mula sa Earth ay medyo mga batang structural formations at ang ating pinakamalapit na kapitbahay sa malawak na Universe. Sa mahabang panahon, naniniwala ang mga siyentipiko na ang pinakamalapit na dwarf galaxy sa Milky Way ay ang Large Magellanic Cloud, na matatagpuan 50 kiloparsecs lang ang layo. Kamakailan lamang ay nakilala ang mga tunay na kapitbahay ng ating kalawakan. Sa konstelasyon ng Sagittarius at sa konstelasyon Malaking aso Matatagpuan ang maliliit na dwarf galaxies, ang masa nito ay 200-300 beses na mas mababa kaysa sa masa ng Milky Way, at ang distansya sa kanila ay higit pa sa 30-40 thousand light years.
Ito ang isa sa pinakamaliit na unibersal na bagay. Sa gayong mga kalawakan, ang bilang ng mga bituin ay medyo maliit (sa pagkakasunud-sunod ng ilang bilyon). Bilang isang patakaran, ang mga dwarf galaxies ay unti-unting nagsasama o hinihigop ng mas malalaking pormasyon. Ang bilis ng lumalawak na Uniberso, na 20-25 km / s, ay hindi sinasadya na hahantong sa mga kalapit na kalawakan na magbanggaan. Kung kailan ito mangyayari at kung paano ito mangyayari, maaari lamang tayong mag-isip-isip. Ang banggaan ng mga kalawakan ay nangyayari sa lahat ng oras na ito, at dahil sa transience ng ating pag-iral, hindi posible na obserbahan kung ano ang nangyayari.
Ang Andromeda, dalawa hanggang tatlong beses ang laki ng ating kalawakan, ay isa sa mga pinakamalapit na kalawakan sa atin. Sa mga astronomo at astrophysicist, ito ay patuloy na isa sa pinakasikat at matatagpuan lamang sa 2.52 milyong light years mula sa Earth. Tulad ng ating kalawakan, ang Andromeda ay miyembro ng Local Group of Galaxies. Ang napakalaking cosmic stadium na ito ay tatlong milyong light-years ang kabuuan, at naglalaman ng humigit-kumulang 500 na mga kalawakan. Gayunpaman, kahit isang higanteng tulad ng Andromeda ay mukhang maliit kumpara sa IC 1101.
Ang pinakamalaking spiral galaxy sa Uniberso ay matatagpuan higit sa isang daang milyong light-years ang layo at may diameter na higit sa 6 milyong light-years. Sa kabila ng katotohanan na kabilang dito ang 100 trilyong bituin, ang kalawakan ay pangunahing binubuo ng madilim na bagay.
Astrophysical parameter at mga uri ng mga kalawakan
Ang mga unang pagsaliksik sa kalawakan, na isinagawa sa simula ng ika-20 siglo, ay nagbigay ng masaganang lugar para sa pagmuni-muni. Ang space nebulae na natuklasan sa pamamagitan ng lens ng isang teleskopyo, na sa paglipas ng panahon ay binibilang ng higit sa isang libo, ay ang pinaka-kagiliw-giliw na mga bagay sa Uniberso. Sa mahabang panahon, ang mga maliliwanag na lugar na ito sa kalangitan sa gabi ay itinuturing na mga akumulasyon ng gas na bahagi ng istraktura ng ating kalawakan. Si Edwin Hubble noong 1924 ay nagawang sukatin ang distansya sa isang kumpol ng mga bituin, nebulae at nakagawa ng isang kahindik-hindik na pagtuklas: ang mga nebula na ito ay hindi hihigit sa malalayong spiral galaxies, na independiyenteng gumagala sa sukat ng Uniberso.
Isang Amerikanong astronomo sa unang pagkakataon ang nagmungkahi na ang ating Uniberso ay maraming kalawakan. Ang paggalugad sa kalawakan sa huling quarter ng ika-20 siglo, ang mga obserbasyon na ginawa sa tulong ng spacecraft at teknolohiya, kabilang ang sikat na teleskopyo ng Hubble, ay nakumpirma ang mga pagpapalagay na ito. Ang espasyo ay walang limitasyon, at ang ating Milky Way ay malayo sa pagiging pinakamalaking kalawakan sa Uniberso, at bukod pa, hindi ito ang sentro nito.
Lamang sa pagdating ng makapangyarihan teknikal na paraan pagmamasid, nagsimula ang uniberso sa malinaw na mga balangkas. Ang mga siyentipiko ay nahaharap sa katotohanan na kahit na ang mga malalaking pormasyon tulad ng mga kalawakan ay maaaring magkaiba sa kanilang istraktura at istraktura, hugis at sukat.
Sa pamamagitan ng pagsisikap ni Edwin Hubble, nakatanggap ang mundo ng isang sistematikong pag-uuri ng mga kalawakan, na hinati ang mga ito sa tatlong uri:
- spiral;
- elliptical;
- mali.
Ang mga elliptical galaxies at spiral galaxies ay ang pinakakaraniwang uri. Kabilang dito ang ating Milky Way galaxy, gayundin ang ating kalapit na Andromeda galaxy at marami pang ibang galaxy sa uniberso.
Ang mga elliptical galaxies ay may hugis ng isang ellipse at pinahaba sa isa sa mga direksyon. Ang mga bagay na ito ay walang manggas at madalas na nagbabago ang kanilang hugis. Ang mga bagay na ito ay magkakaiba din sa laki sa bawat isa. Hindi tulad ng spiral galaxies, ang mga cosmic monster na ito ay walang natatanging sentro. Walang nucleus sa gayong mga istruktura.
Ayon sa pag-uuri, ang mga naturang kalawakan ay itinalaga ng Latin na letrang E. Ang lahat ng kasalukuyang kilalang elliptical galaxies ay nahahati sa mga subgroup na E0-E7. Ang pamamahagi sa mga subgroup ay isinasagawa depende sa pagsasaayos: mula sa halos bilog na mga kalawakan (E0, E1 at E2) hanggang sa mga bagay na malakas na nakaunat na may mga indeks na E6 at E7. Sa mga elliptical galaxies, mayroong mga dwarf at totoong higante na may diameter na milyun-milyong light years.
Mayroong dalawang uri ng spiral galaxies:
- ang mga kalawakan ay kinakatawan bilang isang crossed spiral;
- normal na mga spiral.
Ang unang subtype ay nakikilala sa pamamagitan ng mga sumusunod na tampok. Sa hugis, ang gayong mga kalawakan ay kahawig ng isang regular na spiral, ngunit sa gitna ng naturang spiral galaxy ay mayroong isang bar (bar), na nagbibigay ng mga armas. Ang ganitong mga tulay sa isang kalawakan ay karaniwang resulta ng mga pisikal na sentripugal na proseso na naghahati sa core ng kalawakan sa dalawang bahagi. May mga kalawakan na may dalawang nuclei, ang magkasunod na bumubuo sa gitnang disk. Kapag nagtagpo ang nuclei, nawawala ang bar at nagiging normal ang galaxy, na may isang sentro. Mayroong jumper sa ating Milky Way galaxy, sa isa sa mga braso kung saan matatagpuan ang ating solar system. Ayon sa mga modernong pagtatantya, ang landas mula sa Araw hanggang sa gitna ng kalawakan ay 27 libong light years. Ang kapal ng braso ng Orion Cygnus, kung saan naninirahan ang ating Araw at ang ating planeta kasama nito, ay 700 libong light years.
Alinsunod sa pag-uuri, ang mga spiral galaxy ay itinalaga may mga letrang Latin Sb. Depende sa subgroup, may iba pang mga pagtatalaga para sa spiral galaxies: Dba, Sba at Sbc. Ang pagkakaiba sa pagitan ng mga subgroup ay tinutukoy ng haba ng bar, hugis nito at pagsasaayos ng mga manggas.
Maaaring magkaroon ng spiral galaxies iba't ibang laki mula sa 20,000 light years hanggang 100,000 light years ang diameter. Ang ating kalawakan na "Milky Way" ay nasa "golden mean", kung saan ang laki nito ay humahatak patungo sa mga medium-sized na galaxy.
Ang pinakabihirang uri ay hindi regular na mga kalawakan. Ang mga unibersal na bagay na ito ay malalaking kumpol ng mga bituin at nebula na walang malinaw na hugis at istraktura. Alinsunod sa klasipikasyon, nakatanggap sila ng mga indeks na Im at IO. Bilang isang patakaran, ang mga istraktura ng unang uri ay walang disk o ito ay hindi maganda ang ipinahayag. Kadalasan, ang gayong mga kalawakan ay makikita na parang mga armas. Ang mga kalawakan na may mga indeks na IO ay isang magulong kumpol ng mga bituin, ulap ng gas at madilim na bagay. Ang mga maliliwanag na kinatawan ng naturang grupo ng mga kalawakan ay ang Malaki at Maliit na Magellanic Clouds.
Lahat ng galaxy: regular at irregular, elliptical at spiral, ay binubuo ng trilyong bituin. Ang espasyo sa pagitan ng mga bituin sa kanilang mga planetary system ay puno ng madilim na bagay o mga ulap ng cosmic gas at dust particle. Sa pagitan ng mga voids na ito ay may mga itim na butas, malaki at maliit, na nakakagambala sa idyll ng cosmic tranquility.
Batay sa umiiral na pag-uuri at mga resulta ng pananaliksik, posible na may ilang antas ng katiyakan na sagutin ang tanong kung gaano karaming mga kalawakan sa Uniberso at kung anong uri sila. Higit sa lahat sa uniberso ng spiral galaxies. Higit sa 55% sa kanila kabuuan lahat ng unibersal na bagay. Mayroong kalahati ng maraming elliptical galaxies - 22% lamang ng kabuuang bilang. Mayroon lamang 5% ng mga hindi regular na kalawakan na katulad ng Malaki at Maliit na Magellanic Cloud sa Uniberso. Ang ilang mga kalawakan ay katabi natin at nasa larangan ng view ng pinakamakapangyarihang mga teleskopyo. Ang iba ay nasa pinakamalayong espasyo, kung saan nangingibabaw ang madilim na bagay at ang lens ay nagpapakita ng higit na kadiliman ng walang hangganang espasyo.
Mga kalawakan sa malapitan
Lahat ng galaxy ay nabibilang ilang grupo, kung saan modernong agham karaniwang tinutukoy bilang mga kumpol. Ang Milky Way ay kasama sa isa sa mga kumpol na ito, kung saan mayroong hanggang 40 higit pa o hindi gaanong kilalang mga kalawakan. Ang cluster mismo ay bahagi ng isang supercluster, isang mas malaking grupo ng mga kalawakan. Earth, kasama ang Araw at milky way kabilang sa Virgo supercluster. Ito ang aming aktwal na address ng espasyo. Kasama ang ating kalawakan sa kumpol ng Virgo, mayroong higit sa dalawang libong iba pang mga kalawakan, elliptical, spiral at irregular.
Ang mapa ng Uniberso, na ginagabayan ng mga astronomo ngayon, ay nagbibigay ng ideya kung ano ang hitsura ng Uniberso, ano ang hugis at istraktura nito. Ang lahat ng mga kumpol ay nagtitipon sa paligid ng mga voids o dark matter bubbles. Posibleng isipin na ang madilim na bagay at mga bula ay puno rin ng ilang bagay. Marahil ito ay antimatter, na, salungat sa mga batas ng pisika, ay bumubuo ng mga katulad na istruktura sa ibang sistema ng coordinate.
Ang kasalukuyan at hinaharap na estado ng mga kalawakan
Naniniwala ang mga siyentipiko na imposibleng gumawa ng pangkalahatang larawan ng uniberso. Mayroon kaming visual at mathematical data tungkol sa cosmos, na nasa loob ng aming pang-unawa. Imposibleng isipin ang totoong sukat ng Uniberso. Ang nakikita natin sa teleskopyo ay ang liwanag ng mga bituin na dumarating sa atin sa loob ng bilyun-bilyong taon. Marahil ang totoong larawan ngayon ay ganap na naiiba. Ang pinakamagagandang galaxy sa Uniberso bilang resulta ng cosmic cataclysms ay maaari nang maging walang laman at pangit na ulap ng cosmic dust at dark matter.
Hindi maitatanggi na sa malayong hinaharap, ang ating kalawakan ay babanggain ang isang mas malaking kapitbahay sa Uniberso o lalamunin ang isang dwarf galaxy na umiiral sa kapitbahayan. Ano ang magiging kahihinatnan ng gayong mga unibersal na pagbabago, maaari lamang hulaan ng isa. Sa kabila ng katotohanan na ang convergence ng mga kalawakan ay nangyayari sa bilis ng liwanag, ang mga earthlings ay malamang na hindi makasaksi ng isang unibersal na sakuna. Kinakalkula ng mga mathematician na mahigit tatlong bilyong taon na lamang ng Daigdig ang natitira bago ang nakamamatay na banggaan. Kung magkakaroon ng buhay sa ating planeta sa panahong iyon ay isang tanong.
Ang ibang pwersa ay maaari ring makagambala sa pagkakaroon ng mga bituin, kumpol at kalawakan. Ang mga itim na butas, na kilala pa rin ng tao, ay nagagawang lumunok ng bituin. Nasaan ang garantiya na ang gayong napakalaking halimaw, na nagtatago sa madilim na bagay at sa mga voids ng kalawakan, ay hindi magagawang lunukin nang buo ang kalawakan.
Ilang galaxy ang nasa uniberso?
Ang mga salita ng makata ay kamangha-mangha: pagkatapos ng lahat, sa mga araw na iyon ay isang sistema ng bituin lamang ang kilala. At gaano man karami ang mga bituin sa ating Galaxy, ngunit ang kanilang bilang ay limitado pa rin - humigit-kumulang 100 bilyon. Sa simula lamang ng huling siglo, napagtanto ng mga astronomo na may mga stellar na mundo na umiiral nang hiwalay sa ating sistema ng kalawakan na tinatawag na Milky Way. Ang Andromeda Nebula ay isang tipikal na halimbawa ng isang kalapit na higanteng stellar home. Sa pagtuklas ng iba pang mga stellar na "isla", ang ideya ng kawalang-hanggan ng mundo sa paligid natin ay nakatanggap ng makabuluhang suporta. Pagkatapos ng lahat, kung ang kalawakan sa konstelasyon na Andromeda ay katulad sa atin, kung saan matatagpuan ang solar system, kung gayon maraming iba pang mga kalawakan ang may katulad na kalikasan, kung saan, dahil sa kanilang pagkalayo mula sa amin, hindi maaaring isaalang-alang ng mga siyentipiko ang mga indibidwal na bituin.
Ilang galaxy ang nasa uniberso? Ang sagot sa tanong na ito ay napakahalaga para sa kapalaran ng mga sibilisasyon dito. Kung ang lahat ng mga kalawakan ay maaaring "mabilang", nangangahulugan ito na ang buhay ng Uniberso ay dapat ding limitado.
Ang ating mundo ay umiiral dahil sa ang katunayan na sa simula ng lahat ay namamalagi ang pagbabagong-anyo ng hydrogen sa helium, na nagaganap sa loob ng mga bituin. Ang prosesong ito ay matalinghagang inilarawan ni Harry Martinson sa maliit na larawan:
Sa maling bahagi ng oras ay bumangon
hydrogen sa isang hindi nakakagambalang anyo
at itinaas mula sa mga atomo
sa kanyang diyos isang matalinong bahay.
At sa mundong ito tayo nabubuhay ngayon! Unti-unti, ang bituin ay "...lumiliit at nagyeyelo at lumulutang sa mga daigdig na iyon kung saan mapurol na sumusugod sa disyerto, tulad ng mga buwan, mga patay na bola." Kaya't si Semyon Kirsanov sa tula na "Pagsisisi" ay nagsusulat tungkol sa kapalaran ng isang bituin.
Ano ang kinabukasan ng mundong iyon, kung saan ang mga bituin, na naubos ang mga reserbang panggatong na sumuporta sa kanilang ningning sa loob ng sampu-sampung bilyong taon, ay maaaring maging malamig na bagay - mga puting dwarf, neutron na bituin, o naging mga black hole?
Siyempre, maaaring kalkulahin ng isang tao na ang ating kalawakan ay mangangailangan ng daan-daang bilyong taon upang maging isang libingan ng mga bituin. Itinatag ng mga astronomo na ang edad ng Galaxy ay humigit-kumulang 12 bilyong taon. At ano ang mangyayari dito sa susunod na sampung bilyong taon? Talaga bang mahahanap ng sangkatauhan ang sarili sa isang tunay na kamangha-manghang mundo kung saan nawala ang lahat ng mga bituin? At ang buhay ng mga nabubuhay na sibilisasyon ay susuportahan ng init na nakuha sa mga paraan na hindi natin alam, halimbawa, sa isang cosmic brazier, kung saan ang mga hindi na ginagamit na mga bituin ay masusunog.
Ngunit mayroon bang ganitong mga proseso sa Uniberso na hahantong sa pag-renew ng hydrogen? Kung mayroon, kung gayon ang isang "circulation ng hydrogen" ay dapat maganap sa Galaxy. At pagkatapos ay magiging napakahirap na ipahiwatig ang oras ng "kamatayan" ng naturang sistema. Ang ganitong pagkakataon ay magpapahintulot sa ilang maunlad na sibilisasyon na maglakbay mula sa isang bituin patungo sa isa pang bituin na hindi pa nawawala, na nagbibigay sa sarili ng halos walang hanggang pag-iral. Pagkatapos ng lahat, kung ang mga bituin ay namatay sa isang rehiyon ng kalawakan, kung gayon sa isa pa, ang mga bago ay maaaring lumiwanag. Kailangan namin ang gayong pangangatwiran upang bigyang-katwiran ang paglipat ng mga siyentipiko sa pagsasaalang-alang sa mga katangian ng mga bagay na matatagpuan sa labas ng aming stellar home, at kung minsan sa napakalaking distansya na ang isang sinag ng liwanag mula sa kanila ay dumarating sa amin sa loob ng bilyun-bilyong taon. Para sa paghahambing, tandaan: ito ay tumatagal ng higit pa sa 8 minuto para sa isang light beam upang ipaalam sa amin ang tungkol sa kung ano ang nangyari sa Araw. Upang "matukoy ang kapalaran" ng Uniberso, kabilang ang ating Galaxy, kailangang malaman ng isa ang tungkol sa mga katangian ng malawak na mundo ng mga kalawakan.
Ngayon, wala ni isang astronomo ang makapagsasabi nang may katumpakan kung gaano karaming mga kalawakan ang maaaring obserbahan sa kalangitan modernong paraan. Noong 1934, kinakalkula ng Amerikanong astronomo na si Edwin Hubble na ang bilang ng mga islang bituin na maaari niyang "makita" na may pinakamalaking teleskopyo noon na may diameter na salamin na 2.5 m ay higit sa 5 milyon. Ngunit mula noon, isang 6-m, ilang 8- m at dalawang 10-m na teleskopyo ang naitayo. Sa isang 6-m na teleskopyo, ang mga astronomo ay nakapagmamasid na sa 1.4 bilyong kalawakan. Siyempre, walang astronomer ang nakakakita ng napakaraming bagay. Ang mga kalkulasyon na ginawa sa isang maliit na lugar ng kalangitan ay dumating upang iligtas, na pagkatapos ay nadagdagan na isinasaalang-alang ang lugar ng buong celestial sphere.
Ngunit ang teleskopyo sa kalawakan, na pinangalanang E. Hubble, ay magagamit na para sa pagtingin sa mga 50,000 bilyong kalawakan! Ihambing ang figure na ito sa bilang ng mga naninirahan sa Earth - bawat isa ay may humigit-kumulang 10,000 kalawakan! At sa bawat kalawakan mayroong hanggang 100 bilyong bituin. Kaya pagkatapos nito, paniwalaan ang mga astrologo na nagsasabing ang mga bituin sa langit ay tumutukoy sa kapalaran ng bawat tao sa Earth. Ngunit kahit na ang ibinigay na mga numero ay malaki, ang mga ito ay malayo pa rin sa kawalang-hanggan.
Paano maunawaan ang mga pattern na tumutukoy sa uri at kakanyahan ng napakalaking bilang ng mga bagay? Siyempre, ang gayong gawain ay magiging mahirap, at marahil ay hindi malulutas, kung ang lahat ng mga extragalactic na bagay ay iba. Ang kalikasan ay naging hindi masyadong mapanlinlang na humantong sa mga astrophysicist sa isang dead end. Sa pamamagitan ng matalinghagang pagpapahayag William Herschel, "Laboratory of Nature", at iyon ang tawag niya sa mundo ng mga bituin at nebulae, mayroong isang "hardin" kung saan matatagpuan ang iba't ibang mga bagay. iba't ibang yugto pag-unlad. Sa kasamaang palad, hindi pa rin masasabi ng mga astronomo nang may katiyakan kung aling mga bagay sa kosmikong hardin na ito ang bata at alin ang matanda. Ngunit gayon pa man, nagawang hatiin ng mga siyentipiko ang buong karamihan ng mga kalawakan sa mga uri mahigit 70 taon na ang nakalilipas. At si E. Hubble, na pamilyar sa amin, ang gumawa nito. Noong tagsibol ng 1926, ang ideya ng siyentipiko ay nai-publish sa ulat ng Commission on Nebulae ng International Astronomical Union.
Ito ay lumabas na 95% ng lahat ng mga star island ay may simetriko na hugis. Tatlo lamang sa isang daang kalawakan ang nahihirapang mapansin ang anumang istraktura, at sa kadahilanang ito ay tinawag silang hindi tama.
Ang isa pang kilalang astrophysicist, si Walter Baade, ay sumulat na "ang Hubble system ay napakahusay na ang bilang ng mga eksepsiyon ay hindi kapani-paniwalang maliit." Napakasimple ng scheme ng Hubble: ang mga galaxy ay spherical, elliptical, spiral at irregular. Ga-Scheme lang iyon, na nagpapakita ng iba't ibang hugis ng mga kalawakan, ay iminungkahi ni Edwin Hubble. Mukhang isang "tuning fork": ang mga elliptical galaxies ay inilalarawan sa "handle", at ang spiral galaxies ay inilalarawan sa dalawang sangay. Sa lugar kung saan ang mga sanga ay konektado sa "hawakan", mayroong isang lenticular galaxy, na may ilang mga tampok ng elliptical at spiral galaxies.
Ang mga kalawakan ay nahahati sa dalawang malalaking klase. Sa ilan, ang mga spiral ay lumalabas nang direkta mula sa nucleus, habang sa iba, mula sa tulay na nagkokonekta sa mga spiral sa nucleus.
Ipinaliwanag ng naturang teorya ang pagkakaroon ng lahat ng uri ng mga kalawakan. Ayon sa iskema na ito, ang ating Galaxy at ang Andromeda Nebula, na pinakamalaki sa lahat ng nakikita sa napapansing bahagi ng Uniberso (Meta-galaxy), ay dapat ang pinakamatanda. Ang proseso ng compression ay nagpapabilis sa pagtaas ng masa ng protogalactic na ulap. Ngunit ang gayong konklusyon ay halos hindi tama, dahil halos lahat ng mga kalawakan ay may parehong edad. Mayroong iba pang mga argumento laban sa pagpapalagay na ito. Halimbawa, kung bakit natagpuan ng mga astronomo ang pinakamalaking dami ng gas sa "napakaluma" na hindi regular na mga kalawakan, kung minsan ay hanggang sa ikatlong bahagi ng masa ng mismong bagay. Paano ito, bakit ang isang lumang bagay ay mayroon pa ring sangkap kung saan maaaring mabuo ang mga bituin?
O marahil ang bawat isa sa mga kalawakan ay dumadaan sa sarili nitong landas ng pag-unlad? At ano, kung gayon, ang maaaring lumabas sa Andromeda Nebula o sa ating sariling Galaxy? Ngunit sa likas na katangian, palaging maraming magkakatulad na bagay na nabubuo sa ilang katulad na paraan. Anong klase?
Karamihan sa atin ay nakakaalam ng mga bagay na pang-astronomiya na nakapaloob sa loob ng napakalimitadong dami ng espasyo - mga bituin, planeta at kanilang mga satellite, kometa, asteroid ... Ngunit tama ang sinabi ni Abdulla Aripov sa tula na "Boundlessness":
Napatunayan na ang uniberso ay walang limitasyon:
Sa itaas ng langit ng ating mga bituin -
Mga mundo ng ibang kalangitan.
Hindi isang pag-iisip, hindi isang panaginip
Hayaan ang pinaka matapang
Hindi namin magawang magkayakap
Ang kadakilaan ng lahat ng mga himala.
Ang stellar nature ng mga kalawakan ay nakilala matapos na obserbahan ni K. Lundmark ang mga bituin sa labas ng M 33 nebula sa konstelasyon na Triangulum. Pagkalipas ng limang taon, ganoon din ang ginawa ni E. Hubble para sa Andromeda nebula M 31. Sa kasalukuyan, ang pinakamalaking teleskopyo ay may kakayahang magrekord ng daan-daang bilyong kalawakan, na nahahati sa dalawang malalaking klase. Sa ilan, ang mga spiral ay lumalabas nang direkta mula sa nucleus, habang sa iba, mula sa tulay na nagkokonekta sa mga spiral sa nucleus.
Gusto ng mga siyentipiko na ipahayag ang lahat sa mga porsyento, at sa maraming mga kaso ito ay makatwiran, dahil palaging may ilang kakaiba sa likod ng mga numero. Ang kalahati ng mga kalawakan ay may mga spiral, at ang isang-kapat ng mga ito ay makikita sa mga litrato bilang mga maliliwanag na spot ng isang elliptical na hugis. Ang mga walang anyo na kalawakan ay 5% lamang. Ang ikalimang bahagi ay tumutukoy sa mga lenticular galaxies, dahil ang mga ito ay hindi elliptical o spiral galaxies.
Ang mga numero ay palaging mayamot sa kanilang sarili, kung hindi sila nakikilahok sa paglalarawan ng ilang balangkas, na kung minsan ay nagiging nakakaaliw. Sa katunayan, bakit naiiba ang mga kalawakan sa isa't isa? Ang mga spherical galaxies ba ay nagiging spiral galaxies sa kalaunan, na mawawala ang pattern nito at nagiging hindi regular? Kinilala ng lahat ang kagandahan ng pamamaraan ng Hubble. Sinimulan nilang gamitin ito sa lahat ng mga obserbatoryo, dahil, tulad ng sa una, tila naglalarawan ng isang simpleng pamamaraan para sa paglitaw at buhay ng mga kalawakan.
Isipin ang isang napakalaking ulap ng gas na kalaunan ay bumubuo ng isang kalawakan na may isang daang bilyong bituin. Ang gravity ay i-compress ang ulap, at ang pag-ikot ay magiging sanhi ng pag-flat nito. Kaya lumalabas na kung ang kalawakan sa una ay may spherical na hugis, pagkatapos ay sa paglipas ng panahon ito ay naging mas at mas naka-compress. Ngunit paano lumitaw ang mga spiral? Isipin na sumakay sa isang carousel - isang bilog na umiikot sa isang axis na dumadaan sa gitna nito. Ito ay nagiging mas at mas mahirap na manatili dito habang ang bilis ng pag-ikot nito ay tumataas. Gayon din ang sangkap ng kalawakan - ito ay lalayo mula sa ekwador na eroplano, at lumalayo mula sa axis ng pag-ikot, i-twist sa anyo ng mga spiral.
Ipinaliwanag ng naturang teorya ang pagkakaroon ng lahat ng uri ng mga kalawakan ...
... Ang mga distansya sa mga kalawakan ay hindi matukoy ng paralaks na pamamaraan, dahil ang mga ito ay masyadong malayo. Para dito, ginagamit ang mga obserbasyon ng Cepheids, New at Supernova star, globular clusters, clouds ng ionized hydrogen, atbp. Noong 1912, natuklasan ni V. Slifer ang red shift sa spectra ng mga kalawakan, na kung ihahambing sa distansya sa kanila , pinahintulutan ang E. Hubble na magtatag ng koneksyon sa pagitan nila.
Ang hitsura ng isang kalawakan ay nauugnay sa mga katangian nito: ang mas maliwanag na mga kalawakan ay mas malaki rin. Ang masa ng isang kalawakan ay tinutukoy mula sa bilis ng kurba, iyon ay, ang pag-asa ng bilis ng pag-ikot sa distansya sa gitna ng kalawakan.
Ang mga curve ng pag-ikot ay nagpapakita rin na sa mga kalawakan ay maaaring mayroong isang malaking halaga ng bagay na hindi nagpapakita ng sarili sa radiation - ang tinatawag na "hidden mass".
Ang masa ng mga kalawakan ay maaaring napakalaki - hanggang sa ilang daang bilyong solar mass, at ang pinakamalaki ay elliptical galaxies.
Maraming mga kalawakan ang kasama sa mga kumpol. Ang ating kalawakan ay bahagi ng Lokal na Grupo, na may bilang na higit sa tatlong dosenang mga kalawakan, na kinabibilangan ng M 31, isa sa pinakamalawak sa Metagalaxy, pati na rin ang humigit-kumulang dalawang dosenang dwarf galaxies at ang sikat na Magellanic Clouds - Malaki at Maliit - mga satellite ng Galaxy. Ang sentro ng pinakamalapit na supercluster ng mga kalawakan ay matatagpuan sa konstelasyon ng Virgo sa layo na humigit-kumulang 65 milyong light years. Naglalaman ito ng humigit-kumulang 200 mga kalawakan ng mataas at katamtamang ningning, kabilang ang pinakamaliwanag sa kanila - "Sombre-ro". Naniniwala ang mga siyentipiko na ang ating Lokal na sistema ng mga kalawakan ay kasama sa supercluster na ito.
Maraming mga kalawakan ang pinagmumulan ng paglabas ng radyo. Kabilang sa mga ito, namumukod-tangi ang mga galaxy na may katamtamang kapangyarihan (N-galaxies at Seyfert galaxies). Maraming mga kalawakan ang aktibong naglalabas ng labis na dami ng shortwave radiation. Ito ay pinaniniwalaan na ang mga pinagmumulan nito ay mga electron na gumagalaw mga magnetic field mga kalawakan.
Ang pinaka-kapansin-pansin at pinakamalayo na mga kalawakan mula sa amin ay mga quasar - pinagmumulan ng hindi pangkaraniwang mataas na radiation, ang likas na katangian nito ay hindi pa nahuhulog. Ang mga astronomo ay sigurado na ang isang napakalaking itim na butas ay matatagpuan sa gitna ng mga quasar, ang pakikipag-ugnayan kung saan sa sangkap ng Galaxy ay ang sanhi ng malakas na radiation.
Babalik tayo sa paksa ng pag-aaral ng mga kalawakan nang higit sa isang beses, dahil ito ay talagang hindi mauubos, at marami pang mga katanungan kaysa sa mga sagot.
Cosmic dance ng kaharian ng mga kalawakan
Ang isang detalyadong pag-aaral ng Uniberso ay nagpakita kung ano ang isang kamangha-manghang cosmic ballet na nilahukan ng Earth. Una, sa bilis na 30 km / s, dinadala tayo nito kasama nito sa isang taunang paglalakbay sa isang orbit sa paligid ng Araw na may diameter na 17 light minutes (Fig. A). Ang solar system ay gumagawa ng "circumnavigation" sa paligid ng gitna Milky Way sa bilis na 230 km/s (Fig. B).
Ang Milky Way, 100,000 light-years ang lapad, ay lumilipad sa 90 km/s patungo sa kalapit nitong Andromeda, at sila ay bahagi ng Local Group, na umaabot sa milyun-milyong light-years (Figure C). Sa turn, ang Lokal na Grupo ng mga kalawakan ay gumagalaw sa bilis na humigit-kumulang 600 km / s, na naaakit ng mga supercluster sa mga konstelasyon ng Virgo, Hydra at Centaurus, ang pinakamalapit na kung saan ay higit sa 65 milyong light years ang layo mula sa amin (Fig. D). Ang nabanggit na pinakamalapit na supercluster ay nasa gravitational interaction sa iba pang galactic agglomerations.
Ang mga hanay ng mga supercluster ay bumubuo ng mga higanteng kadena, daan-daang milyon at bilyun-bilyong light years ang haba. Ang pinaka-kagiliw-giliw na bagay ay ang bagay na nakikita ng ating mata (mga bituin at kalawakan) ay gumaganap ng isang napakaliit na papel sa "Universal Performance" na ito. Sa mas malaking lawak, ang mga higanteng spatial na istrukturang ito ay nabuo sa pamamagitan ng: a) ang gravitational field ng invisible na "hidden mass" o "dark matter", ang radiation na hindi nakikita ng ating mga device, at b) ang antigravitational effect. ng "dark energy", na -angkop sa pagpapalawak ng Metagalaxy.
Sa kailaliman ng Maliit na Magellanic Cloud
Ang walang alinlangan na dekorasyon ng timog na mabituing kalangitan ng ating planeta ay ang Maliit na Magellanic Cloud (MMO) - isang satellite ng Milky Way. Ito ay matatagpuan sa layong 210,000 light years mula sa amin sa direksyon ng konstelasyon na Toucan. Ang object ng research space telescope. Ang Hubble ay naging isang star-forming region sa IMO, na pinangalanang NGC 346. Ang rehiyong ito, na nakunan sa larawan sa susunod na pahina, ay humigit-kumulang 200 light-years ang lapad. Sa isang detalyadong pag-aaral, natuklasan ng mga siyentipiko dito ang maraming mga stellar embryo na ipinanganak sa gumuho na mga ulap ng gas at alikabok. Ang mga reaksyong nuklear ay hindi pa nagsisimula sa mga embryong ito. Ang pinakamaliit sa kanila ay may masa na katumbas ng kalahati ng masa ng ating Araw. Ang kanilang kabuuang bilang ay humigit-kumulang 2500. Tinataya ng mga astronomo na ang kabuuang bilang ng mga bituin sa NGC 346 ay 70,000. Ilang pangkat ng edad ng mga bituin ang natagpuan doon. Ang mga pinakamatanda ay 4500 bilyong taong gulang (kapareho ng edad ng ating Araw), at ang pinakabata ay nabuo lamang 5 milyong taon na ang nakalilipas, nang ang isang tao sa Earth ay pinagkadalubhasaan ang tuwid na postura.
Ang mga kalawakan na walang binibigkas na istraktura, tulad ng mga MMO, ay itinuturing na mga bloke ng gusali kung saan nabuo ang malalaking kalawakan sa mga unang yugto ng pag-unlad ng Uniberso. Ang satellite na ito ng Milky Way ay isang "laboratoryo" para sa pag-aaral ng mga proseso ng pagsilang ng bituin. Ang IMO ay nabuo nang mas huli kaysa sa ating Galaxy, bilang ebidensya ng mas mababang nilalaman ng mabibigat na elemento sa mga bituin nito.
P. S. Ang haba ng stream ng oras
Nalaman ng isang internasyonal na pangkat ng mga astronomo, na pinamumunuan ni Christopher J. Conselice, propesor ng astrophysics sa Unibersidad ng Nottingham, na Ang uniberso ay naglalaman ng hindi bababa sa 2 trilyong galaxy sampung beses na higit pa kaysa sa naisip. Ang gawain ng koponan, na nagsimula sa isang grant mula sa Royal Astronomical Society, ay na-publish sa Astrophysical Journal noong Oktubre 14, 2016.
Matagal nang hinahangad ng mga astronomo na matukoy kung gaano karaming mga kalawakan ang umiiral sa nakikitang uniberso, ang bahagi ng kalawakan kung saan naabot tayo ng liwanag mula sa malalayong bagay. Sa nakalipas na 20 taon, ang mga siyentipiko ay gumamit ng mga larawan mula sa Hubble Space Telescope upang tantiyahin na ang uniberso na nakikita natin ay naglalaman sa pagitan ng 100 at 200 bilyong kalawakan. Ang kasalukuyang teknolohiyang pang-astronomiya ay nagpapahintulot sa amin na pag-aralan ang 10% lamang ng mga kalawakan na ito, at ang natitirang 90% ay makikita lamang pagkatapos mabuo ang mas malaki at mas mahuhusay na teleskopyo.
Ang pananaliksik ni Propesor Conselice ay ang kasukdulan ng 15 taon ng trabaho, na pinondohan din sa bahagi ng isang grant sa pananaliksik na iginawad sa nagtapos na estudyanteng si Aaron Wilkinson. Si Aaron, na kasalukuyang PhD (Ph.D.) sa Unibersidad ng Nottingham, ay nagsimula sa pamamagitan ng pagrepaso sa lahat ng nakaraang pag-aaral sa bilang ng kalawakan, na nagbigay ng pundasyon para sa pagtatatag ng mas malaking pag-aaral.
Ang koponan ni Propesor Conselice ay nag-convert ng mga narrow-angle deep-sky na imahe mula sa mga teleskopyo sa buong mundo, at lalo na mula sa Hubble Space Telescope, sa mga 3D na mapa. Ito ay nagpapahintulot sa kanila na kalkulahin ang density ng mga kalawakan pati na rin ang dami ng isang maliit na rehiyon ng espasyo pagkatapos ng isa pa. Ang maingat na pag-aaral na ito ay nagpapahintulot sa koponan na matukoy kung gaano karaming mga kalawakan ang napalampas sa mga naunang pag-aaral. Masasabi nating nagsagawa sila ng intergalactic archaeological excavations.
Ang mga resulta ng pag-aaral na ito ay batay sa mga sukat ng bilang ng mga nakikitang galaxy sa iba't ibang panahon - mga hiwa ng oras sa isang galactic scale - sa buong kasaysayan ng uniberso. Nang suriin ni Propesor Conselice at ng kanyang koponan mula sa Nottingham, sa pakikipagtulungan ng mga siyentipiko mula sa Leiden Observatory sa Unibersidad ng Leiden sa Netherlands at sa Institute for Astronomy sa Unibersidad ng Edinburgh, kung gaano karaming mga kalawakan ang mayroon sa bawat panahon, nalaman nilang mahigit maagang yugto ang pag-unlad ng sansinukob, ang bilang ng mga kalawakan ay mas marami kaysa ngayon.
Tila na noong ang uniberso ay ilang bilyong taon pa lamang, ang bilang ng mga kalawakan sa isang partikular na dami ng espasyo ay sampung beses na mas malaki kaysa ngayon sa isang katulad na dami. Karamihan sa mga kalawakan na ito ay mga low-mass system, i.e. na may mga masa na katulad ng sa mga kalawakan na nakapaligid ngayon sa Milky Way.
Sinabi ni Propesor Conselis: "Nakakagulat ito dahil alam natin na sa loob ng 13.7 bilyong taon ng ebolusyon ng kosmiko mula noong Big Bang, ang laki ng mga kalawakan ay tumaas sa pamamagitan ng pagbuo ng mga bituin at mga pagsasanib sa iba pang mga kalawakan. Ang pagtatatag ng katotohanan na mayroong higit pang mga kalawakan sa nakaraan ay nagpapahiwatig na dapat na mayroong isang makabuluhang ebolusyon na naglalayong bawasan ang kanilang bilang sa pamamagitan ng malawak na pagsasanib ng mga sistema. Nami-miss natin ang karamihan sa mga kalawakan dahil napakahina at malayo ang mga ito. Ang bilang ng mga kalawakan sa uniberso ay isang pangunahing katanungan sa astronomiya, at ito ay kamangha-mangha, dahil 90% ng mga kalawakan sa kalawakan ay hindi pa rin nauunawaan. Sino ang nakakaalam kung ano kawili-wiling mga katangian ano ang makikita natin kapag pinag-aralan natin ang mga galaxy na ito gamit ang mga susunod na henerasyong teleskopyo?”
Pagsasalin ng artikulong “The density distribution of galaxies at Z< 8 и ее последствия».
Октябрь 2016.
Права на перевод принадлежат
Mga may-akda:
Christopher J. Conselice, Paaralan ng Physics at Astronomy, Unibersidad ng Nottingham, Nottingham, England.
Aaron Wilkinson, Leiden Observatory Leiden University, The Netherlands
Kenneth Duncan, Royal Observatory, Institute of Astronomy, University of Edinburgh, Scotland
anotasyon
Ang distribusyon ng density ng mga kalawakan sa Uniberso at, dahil dito, ang kabuuang bilang ng mga kalawakan ay isang pangunahing isyu ng astrophysics na nakakaimpluwensya sa paglutas ng maraming problema sa larangan ng kosmolohiya. Gayunpaman, bago ang paglalathala ng artikulong ito, hindi kailanman nagkaroon ng katulad na detalyadong pag-aaral nito mahalagang tagapagpahiwatig, pati na rin ang pagtukoy ng isang malinaw na algorithm para sa paghahanap ng numerong ito. Upang malutas ang problemang ito, ginamit namin ang naobserbahang galactic stellar mass function hanggang $z \sim 8$ upang matukoy kung paano nagbabago ang density ng bilang ng mga galaxy depende sa function ng oras at limitasyon ng masa. Ipinakita namin na ang pagtaas sa kabuuang density ng mga kalawakan ($\phi_T$) na mas malaki kaysa sa $M_* = 10^6M_\odot$ ay bumababa bilang $\phi_T \sim t^(-1)$, kung saan t ay ang edad ng Uniberso. Ipinakita pa namin na ang trend na ito ay bumabaligtad at sa halip ay tumataas sa oras sa mas mataas limitahan ang mga halaga masa $M_* > 10^7M_\odot$. Gamit ang $M_* = 10^6M_\odot$ bilang mas mababang limitasyon, nabigyang-katwiran namin na ang kabuuang bilang ng mga galaxy sa Uniberso hanggang $z = 8$ ay: $2.0 (+0.7\pumili -0.6) \beses (10^ (12)) $ o $2.0 lang \beses (10^(12))$ (dalawang trilyon!) , ibig sabihin. halos sampung beses na higit pa kaysa sa nakita sa lahat ng sky-based na survey. Tatalakayin namin ang mga implikasyon ng mga resultang ito para sa pag-unawa sa ebolusyon ng mga kalawakan at ihambing ang aming mga resulta sa mga pinakabagong modelo ng pagbuo ng kalawakan. Ipinapakita rin ng mga resultang ito na ang cosmic background light sa optical at near-infrared na mga rehiyon ay malamang na nagmumula sa mga hindi napapansing malabong galaxy na ito. Ipapakita rin namin kung paano tinutugunan ng mga resultang ito ang tanong kung bakit madilim ang kalangitan sa gabi, kung hindi man ay kilala bilang .
1. Panimula
Kapag natuklasan natin ang uniberso at ang mga pag-aari nito, lagi nating gustong malaman ang mga ganap na halaga. Halimbawa, ang astronomical na interes ay upang kalkulahin kung gaano karaming mga bituin ang nasa ating Galaxy, kung gaano karaming mga planeta ang napapalibutan ng mga bituin na ito (Fressin et al., 2013), ang kabuuang density ng uniberso (hal. Fukugita & Peebles 2004), bukod sa iba pang mga absolute sa mga katangian ng sansinukob. Dito, ibinigay ang tinatayang sagot sa isa sa mga tanong na ito, - ito ang kabuuang density ng bilang ng mga kalawakan at, samakatuwid, ang kabuuang bilang ng mga kalawakan sa Uniberso.
Ang tanong na ito ay hindi lamang isang idle curiosity, ngunit nauugnay sa maraming iba pang mga katanungan sa kosmolohiya at astronomiya. Ang density distribution ng mga galaxy ay nauugnay sa mga isyu tulad ng galaxy formation/evolution sa bilang ng mga system na nabuo, pagbabago ng ratios ng higanteng galaxies sa dwarf galaxies, distant supernova at gamma-ray burst rate, rate ng pagbuo ng bituin sa uniberso, at kung paano ang mga bagong galaxy ay nilikha/nawasak sa pamamagitan ng mga pagsasanib (hal., Bridge et al. 2007; Lin et al. 2008; Jogee et al. 2009; Conselice et al. 2011; Bluck et al. 2012; Conselice 2014; Ownsworth et al.). . Ang bilang ng mga kalawakan sa nakikitang uniberso ay nagpapakita rin ng impormasyon tungkol sa density ng matter (materya at enerhiya) ng uniberso, background light sa iba't ibang wavelength, pati na rin ang pag-unawa sa Olbers paradox. Gayunpaman, wala pa ring mahusay na pagsukat ng pangunahing dami na ito. Ang aming kakayahang pag-aralan ang density ng pamamahagi ng mga kalawakan na may mga teleskopyo ay lumitaw lamang sa pagdating ng mga CCD camera. Ang mga ultra-long-range na pag-aaral upang maghanap ng malalayong kalawakan ay nagsimula noong 1990s (hal., Koo & Kron 1992; Steidel & Hamilton 1992; Djorgovski et al. 1995), at umabot sa kanilang kasalukuyang lalim pagkatapos ng mga proyektong batay sa Hubble Space Telescope, lalo na tulad ng (Williams et al. 1996). Ang mga karagdagang pag-aaral ay ipinagpatuloy sa loob ng balangkas ng (Williams et al., 2000), (Giavalisco et al. 2004), Cosmic Assembly Near-infrared Deep Extragalactic Legacy Survey (Grogin et al. 2011; Koekemoer et al. 2011), at nagtapos sa Hubble Ultra Deep Field (Beckwith et al. 2006), na nananatiling pinakamalalim na optical at near-infrared survey ng ating uniberso hanggang sa kasalukuyan.
Gayunpaman, sa kabila ng lahat ng pananaliksik na ito, hindi pa rin malinaw kung paano nagbabago ang kabuuang bilang ng density ng mga kalawakan sa paglipas ng panahon. Ito ay isang kawili-wiling tanong dahil alam natin na ang rate ng pagbuo ng bituin ay tumataas at pagkatapos ay bumababa sa z< 8 (например, Bouwens et al. 2009;
; Madau & Dickinson 2014), в то же время галактики становятся более крупными и менее своеобразными
(например, Conselice et al. 2004; Papovich et al. 2005; Buitrago et al. 2013; Mortlock et al. 2013; Lee et al. 2013; Conselice
2014; Boada et al. 2015). Однако мы не знаем, как изменяется общее количество галактик во времени и как это связано с общим образованием популяции галактик в целом.
Mayroong ilang mga dahilan kung bakit hindi madaling matukoy ang kabuuang bilang ng mga kalawakan batay sa mga resulta ng ultra-long distance na pananaliksik. Ang isa sa mga ito ay ang lahat ng ultra-long-range na mga obserbasyon ay hindi kumpleto. Ito ay dahil sa oras ng pagkakalantad at mga limitasyon sa lalim, na ginagawang mas madaling ma-detect ang ilang galaxy kaysa sa iba. Ang resulta nito ay isang hindi kumpletong larawan kahit na sa pinakamahabang mga survey, na maaaring itama ngunit nag-iiwan pa rin ng ilang kawalan ng katiyakan. Gayunpaman, higit pa mahalagang problema ay ang mga obserbasyon na ito ay hindi umabot sa pinakamahinang mga kalawakan, bagama't alam natin mula sa teorya na dapat marami pang malalabong kalawakan sa labas ng mga hangganan na kasalukuyang magagamit natin para sa pagmamasid.
Mahalaga rin na bigyang-pansin kung ano ang ibig sabihin ng kabuuang density ng mga kalawakan sa Uniberso. Ito ay hindi isang simpleng dami na maaaring tukuyin bilang ang kabuuang densidad na kasalukuyang umiiral, ang kabuuang densidad na nakikita sa prinsipyo, at ang kabuuang densidad na maaaring maobserbahan sa kasalukuyang teknolohiya ay iba't ibang mga tanong na may iba't ibang mga sagot. Mayroon ding problema na nalilimitahan tayo ng cosmological horizon sa itaas ng kung ano ang maaari nating obserbahan, at samakatuwid ay may mga kalawakan na hindi natin nakikita sa kabila nito. Kahit na ang bilang ng mga kalawakan na umiiral sa Uniberso ngayon, iyon ay, kung maaari nating isaalang-alang ang buong Uniberso kung ano ito sa kasalukuyang sandali, at hindi malilimitahan ng oras ng transit ng liwanag, ay isang mahirap na tanong. Ang mga kalawakan sa malayong uniberso ay nag-evolve nang higit sa kung ano ang maaari nating maobserbahan sa kasalukuyan dahil sa likas na katangian ng bilis ng liwanag, at maaaring maging katulad ng sa nakikitang uniberso. Tinutugunan namin ang lahat ng isyung ito sa artikulong ito, lalo na kung paano nag-iiba ang density ng bilang ng mga kalawakan sa loob ng kasalukuyang nakikitang uniberso hanggang z ~ 8.
Para sa mga layunin ng paghahambing, sa Appendix sa papel na ito, sinusuri din namin ang bilang ng mga kalawakan na nakikita modernong teleskopyo sa lahat ng mga wavelength, at kung saan maaari nating obserbahan sa kasalukuyan. Pagkatapos, inihambing namin ang data na ito sa mga sukat ng kabuuang bilang ng mga kalawakan na posibleng maobserbahan sa uniberso batay sa mga sinusukat na mass function. Tatalakayin din natin kung paano ipinapakita ng mga resultang ito ang impormasyon tungkol sa ebolusyon ng kalawakan at . Nagbibigay din kami ng impormasyon tungkol sa mga pag-aaral sa hinaharap, at kung anong proporsyon ng mga kalawakan ang kanilang makikita.
Ang artikulong ito ay nahahati sa ilang mga seksyon. Inilalarawan ng §2 ang data na ginagamit namin sa pagsusuring ito, inilalarawan ng §3 ang mga resulta ng gawaing ito, kabilang ang mga pamamaraan para sa pagsusuri ng mga stellar mass function ng isang kalawakan upang makuha ang kabuuang bilang ng mga kalawakan sa uniberso, §4 inilalarawan ang mga implikasyon ng ang mga resultang ito, at §5 ang isang buod ng artikulo ay ipinakita. Sa papel na ito, ginagamit namin ang karaniwang kosmolohiya: H 0 = 70 km s −1 Mpc −1 , at Ω m = 1 − Ω λ = 0.3.
2. Datos
Ang data na ginagamit namin para sa artikulong ito ay nagmula sa maraming mapagkukunan at resulta. mga naunang gawa. Sa Appendix, inilalarawan namin kung gaano karaming mga kalawakan ang kasalukuyan nating namamasid sa Uniberso, batay sa pinakamalalim na obserbasyon na magagamit sa ngayon. Dito sa pangunahing artikulo, tinutuklasan namin ang tanong kung gaano karaming mga kalawakan ang posibleng matagpuan sa Uniberso kung ang deep imaging sa lahat ng wavelength ay isinasagawa sa lahat ng bahagi ng kalangitan nang walang anumang interference mula sa Galaxy o iba pang mga distortion.
Para sa karamihan sa pagsusuring ito at sa mga resulta ng gawaing ito, ginagamit namin ang mga mass function ng mga kalawakan mula sa nakikitang uniberso hanggang z ~ 8 upang matukoy kung paano nagbabago ang density ng bilang ng mga kalawakan sa panahon at . Ang mga mass at luminosity function na ito ay nagsisimula pa lamang na sukatin malalaking halaga redshift, at ang aming pangunahing data ay nagmumula sa mga mass function na kinakalkula gamit ang high-precision infrared at optical imagery mula sa Hubble telescope at ground station.
Tulad ng ipinakita sa susunod na seksyon, ang mga mass function na ginagamit namin ay mula sa Fontana et al. ( , ), Tomczak et al. (2014), at para sa mga kalawakan sa z< 3. Для самых высоких значений красного смещения мы используем функции масс,
опубликованные
,
и
. Мы упорядочили все эти функции масс из каждого вышеуказанного исследования на основе
для звезд от $0.1M_\odot$ до $100M_\odot$. Мы использовали
плотности галактик из этих функций масс, соответствующие их объемам, в отличие от физических объемов. Это говорит о том, как количество галактик
изменяется в одном и том же эффективном объеме, при этом эффекты расширения Хаббла исключаются. Эти функции масс показаны на
{{ show1_MathJax ? "Закрыть":"Рисунке 1" }} до предела масс, взятых из ранее упомянутых исследований, которые также перечислены в Таблице 1.
Larawan 1. Ang mga mass function na ginagamit namin sa artikulong ito ay naka-plot sa Lahat ng mga halagang ito ay kinuha mula sa iba't ibang pag-aaral na binanggit sa §2. Ang mga mass function ay ipinakita depende sa mga halaga ng , ang kaliwang graph ay nagpapakita ng mga system sa z< 1, средний график показывает 1 < z < 3 и z >3 (dulong kanan). Ang mga mass function na ito ay ipinapakita upang ang mga solid na kulay na linya ay mass function hanggang sa limitasyon ng kaukulang data kung saan kumpleto ang mga ito, at ang mga tuldok na linya ay nagpapakita ng aming extrapolation hanggang $M_* = 10^6 M_\odot$. Ang "flattest" mass function plot para sa 1< z < 3 взят из работы и для z >3 kinuha mula sa trabaho.
3. Pamamahagi ng density ng kalawakan
3.1 Panimula at mga babala
Ang pangunahing paraan na ginagamit namin upang matukoy ang density ng mga kalawakan sa uniberso ay ang pagsasama ng bilang ng mga kalawakan sa pamamagitan ng mga naitatag na mass function para sa isang partikular na cosmological redshift. Nangangailangan ito ng extrapolating sa mga naitatag na stellar mass function upang maabot ang pinakamababang limitasyon ng masa para sa populasyon ng mga galaxy. Maraming mga paraan kung paano ito magagawa, na tatalakayin natin sa ibaba. Isa sa pinaka mahahalagang isyu ay ang mas mababang limitasyon kung saan dapat nating simulan ang pagbilang ng bilang ng mga kalawakan depende sa mass function. Salamat sa kamakailang mga publikasyon na nagbibigay ng mga stellar mass function hanggang z ~ 8 (hal. ; , maaari na nating gawin ang pagkalkula na ito sa unang pagkakataon. Ang isa pang isyu ay kung maaari itong i-extrapolate sa ibaba ng limitasyon ng data kung saan ito ay orihinal na angkop. Ito ay isang tanong, na aming tutuklasin nang detalyado.
Ito ay umaakma sa direktang nakikitang diskarte na ipinakita sa Appendix at isang mas tumpak na paraan upang sukatin ang bilang ng mga kalawakan sa kasalukuyang nakikitang uniberso kung ang mga mass function ay wastong nasusukat at na-parameter nang tama. Gayunpaman, ang pamamaraang ito ay potensyal na puno ng mga pitfalls na kailangang maingat na isaalang-alang at pag-aralan. Hindi bababa sa, ito ay dahil sa ang katunayan na ang mga sukat ay nakasalalay sa maraming higit pang mga kadahilanan kaysa sa photometry at mga problema sa pagkakakilanlan ng bagay, na palaging naroroon sa isang simpleng pagsukat ng bilang ng mga kalawakan. Ang sitwasyon dito ay nauugnay sa iba pang mga kawalan ng katiyakan na nauugnay sa pagsukat ng stellar mass at redshifts. Gayunpaman, kung maipapaliwanag namin ang mga kawalan ng katiyakan na ito, ang pagsasama-sama ng mga naitatag na mass function ay maaaring magsabi sa amin tungkol sa mga densidad ng kalawakan sa isang ibinigay na agwat ng redshift na may ilang nasusukat na kawalan ng katiyakan.
Ginagamit namin ang paraang ito upang kalkulahin ang kabuuang density ng mga kalawakan sa loob ng kasalukuyang nakikitang uniberso bilang isang function ng redshift. Upang gawin ito, hindi namin direktang isinasama ang mga naobserbahang mass function, ngunit ginagamit ang parameterized na form na ibinigay ng Schechter function (1976) upang matukoy ang kabuuang density ng bilang ng mga galaxy bilang isang function ng redshift. Ang anyo ng pagpapaandar na ito ay ibinibigay ng:
$\phi(M) = b\times\phi^\ast\ln(10)^(1+\alpha)$ $\times\exp[-10^(b(M-M^\ast))] . . . . .(1)$
kung saan ang b = 1 para sa mass function, b = 0.4 para sa , na isusulat sa mga tuntunin ng mga ganap na halaga. Para sa mass function, ang $M^*$ ay ang tipikal na masa sa logarithmic units at tinutukoy kung saan nagbabago ang slope ng mass function, at ang $M = \log(\frac(M_*)(M_\bigodot))$ ay ang masa sa mga yunit ng logarithmic. Katulad din para sa function ng luminosity, ang $M^*$ ay tumutugma sa isang karaniwang halaga. Mayroong normalisasyon para sa parehong mga function na $\phi^*$, at tinutukoy ng $\alpha$ ang slope para sa mahina at hindi gaanong malalaking kalawakan. Ginagamit ng aming pamamaraan ang mga nai-publish na halaga ng $\phi^*$, $\alpha$, at $M^*$ upang kalkulahin ang pinagsama-samang bilang ng mga galaxy sa iba't ibang redshift.Ginagamit namin ang Schechter luminosity function bilang isang tool para sa pagkalkula ng kabuuang density, dahil sa pangkalahatan ay mahusay nitong inilalarawan ang mass distribution ng mga galaxy sa lahat ng redshift sa mga range na aming pinag-aaralan. Gayunpaman, hindi namin alam kung anong mas mababang limitasyon ng masa ang nananatiling wasto, na isang kawalan ng katiyakan sa aming pagsusuri. Susunod, tatalakayin natin ang paggamit ng $M_*>10^6 M_\bigodot$ bilang limitasyon at ang katwiran sa paggamit nito bilang aming mas mababang limitasyon. Tatalakayin din namin kung paano magbabago ang aming mga resulta kung gumamit kami ng ibang halaga para sa mas mababang limitasyon ng masa.
Dahil pinagsasama-sama natin ang mga mass function sa buong kasaysayan ng uniberso, dapat tayong gumamit ng maraming survey para mabilang ang bilang ng mga galaxy sa iba't ibang redshift. Ang iba't ibang hanay ng redshift ay nangangailangan ng mga pag-aaral na ginawa sa iba't ibang mga wavelength, at kung minsan ay nakikita ng iba't ibang pag-aaral iba't ibang kahulugan Mga parameter ng Schechter. Sa papel na ito, sinusubukan naming komprehensibong pag-aralan ang mga mass function, na, lalo na sa mababang redshift, ay maaaring magbigay ng malawak na diverging density at evolutionary pattern. Nakukuha namin ang halos kaparehong mga resulta tulad ng kapag ginagamit namin ang double Schechter luminosity function na ginagamit upang kalkulahin ang mass function sa mababang cosmological redshifts, gayundin kapag ginamit namin ang power law () upang kalkulahin ang mass function sa matataas na cosmological redshifts .
1. p. 170-183 Mga lektura sa stellar astronomy. Loktin A.V., Marsakov V.A., 2009.
2.
3.
4. , ang isang seksyon ng extragalactic database ng NASA (NASA/IPAC Extragalactic Database, NED) ay ang pinakamalaking repository ng mga larawan, photometry at spectra ng mga kalawakan na nakuha sa mga survey sa kalangitan sa mga saklaw ng microwave, infrared, optical at ultraviolet (UV).
5.
6.
7.
8. Sa papel na ito, ipinakita ang dobleng Schechter luminosity function. Seksyon 4.2 sa pahina 10.
9 Lorenzo Zaninetti Mayo 29, 2017. Isang Kaliwa at Kanan na Pinutol na Schechter Luminosity Function para sa mga Quasar
Sa cosmological redshift range z ~ 0 - 3, ginagamit namin ang itinatag na mga halaga ng mass function at ang kanilang mga pagkakamali mula sa gawaing isinagawa ng Fontana et al. ( , ), At . Ang mga stellar mass function na ito ay tinutukoy sa pamamagitan ng pagsukat ng stellar mass ng mga bagay gamit ang SED fitting() procedure. Sa kabila ng malaking scatter sa iba't ibang sukat ng mga parameter ng Schechter function, ginagamit namin ang lahat ng impormasyong ito upang isaalang-alang ang iba't ibang paraan ng pagsukat at modelo na ginamit, pati na rin ang cosmic variance (). Ang mga mass function na ito na na-parameter ng Schechter function ay ipinapakita sa Figure 1. Kino-convert din namin ang mga pag-aaral na iyon na gumagamit ng mga paunang Chabrier mass function () - Pozzetti et al. (2007), Duncan et al. (2014), Mortlock et al. (2015) at Muzzin et al. (2013) na gumagamit ng Kroupa IMF sa Salpeter IMF. Ang listahan ng mga halaga na ginagamit namin sa aming pagsusuri ay ipinapakita sa (( show2_MathJax ? "Isara":"Talahanayan 1")) Tandaan- Inililista ng talahanayang ito ang mga parameter ng pinababang mga function ng Schechter na ginagamit namin upang maisagawa ang aming mga kalkulasyon. Lahat sila ay na-normalize upang makakuha ng maihahambing na paunang Salpeter mass function (Salpeter IMF), bagaman Pozzetti et al. (2007), Duncan et al. (2014) at Mortlock et al. (2015) sa kanilang trabaho ay ginamit ang paunang Chabrier mass function (), at Muzzin et al. (2013) ginamit ang paunang mass function ng Kroupa (Kroupa IMF).
(( show2_MathJax ? "Isara":"Talahanayan 1") ).
Tandaan na isinasaalang-alang lamang namin ang mga mass function kung saan ang parameter α
sa mga naaangkop na modelo ng Schechter ay pinapayagang magbago. Kung ang resulta ng mass function ay nakuha mula sa isang nakapirming halaga α
, pagkatapos ay humahantong ito sa isang pagbaluktot sa bilang ng mga kalawakan, dahil ang halagang ito ay may makabuluhang impluwensiya sa pamamagitan ng bilang ng mga malamlam na kalawakan na may maliit na masa sa isang ibinigay na volume (§3.2). Samakatuwid, ibinubukod namin ang mga resulta ng mass function mula sa mga pag-aaral na gumagamit α GOODS (Great Observatories Origins Deep Survey project) bilang bahagi ng Cosmic Assembly Near-infrared Deep Extragalactic Legacy Survey, gayundin mula sa .
Para sa mataas na cosmological redshifts, ang mass function ay medyo bagong parameter, samakatuwid, upang makakuha ng pare-pareho at pare-parehong data, sinuri din namin ang nakuhang luminosity function sa ultraviolet range, pangunahin sa 1500˚A. Para dito, ginamit namin ang data na inilathala ng Bouwens et al. (2011), McLure et al. (2009), McLure et al. (2013), Bouwens et al. (2015) at Finkelstein et al. (2015). McLure et al. (2013) at Bouwens et al. (2015) sinusuri ang data mula sa pinakamalayong survey, kabilang ang HUDF12 survey, na nagsuri sa mga galaxy para sa pinakamataas na cosmological redshift sa $z = 8$ at $z = 9$.
Upang ma-convert ang stellar mass limit sa UV magnitude limit, ginagamit namin ang relasyon sa pagitan ng dalawang magnitude na ito na kinakalkula ni Duncan et al. (2014). Duncan et al. (2014) ang modelo ng linear na relasyon sa pagitan ng masa at liwanag sa UV at kung paano ito nabubuo sa ilalim iba't ibang halaga cosmological redshift. Ginagamit namin ang mga ito upang matukoy kung ang limitasyon ng UV ay tumutugma sa aming karaniwang limitasyon sa masa $M_* = 10^6M_\odot$. Kaya, maiuugnay natin ang ating stellar mass limit sa absolute magnitude limit sa UV. Hindi namin ginagamit ang mga halagang ito sa aming mga kalkulasyon, ngunit ginagamit ang mga function ng luminosity upang suriin ang pagkakapare-pareho ng aming mga resulta mula sa mga stellar mass function. Nakakita kami ng mataas na kasunduan sa mga stellar mass function, kabilang ang kapag gumagamit ng iba't ibang variation ng stellar mass sa conversion ng liwanag ng UV (halimbawa, Duncan et al. 2014; Song et al. 2015). Bukod dito, ang lahat ng aming mass function para sa mataas na cosmological redshift ay higit pa o hindi gaanong pare-pareho, maliban sa Grazian et al. (2015), na ang mga resulta ay humahantong sa bahagyang mas mababang halaga na $\phi_T$.
5. Maikling resulta ng pag-aaral
Inimbestigahan namin ang pangunahing tanong ng density distribution ng mga galaxy sa Universe. Sinusuri namin ang problemang ito sa maraming paraan at tinatalakay ang mga implikasyon para sa ebolusyon ng kalawakan at kosmolohiya. Gumagamit kami ng kamakailang nakuhang mass function para sa mga galaxy hanggang z ∼ 8 upang matukoy ang density ng distribution ng mga galaxy sa Universe. Ang aming pangunahing konklusyon ay ang bilang ng density ng mga kalawakan ay bumababa sa oras bilang $\phi_T(z) \sim t^(-1)$, kung saan ang t ay ang edad ng Uniberso.
Susunod, tinatalakay namin ang mga implikasyon ng pagtaas na ito sa density ng kalawakan sa pagbabalik-tanaw para sa iba't ibang mga pangunahing tanong sa astrophysical. Pinagsama ang density ng bilang ng mga kalawakan, kinakalkula namin bilang ng mga kalawakan sa uniberso, na ang halaga ay $2.0 (+0.7\choose -0.6) \times (10^(12))$ para sa $z = 8$, na sa prinsipyo ay maaaring obserbahan. Ito ay halos sampung beses na mas mataas kaysa sa direktang pagbibilang. Nangangahulugan ito na hindi pa namin natukoy ang isang malaking populasyon ng mahina at malalayong mga kalawakan.
Sa mga tuntunin ng astrophysical evolution ng mga galaxy, ipinapakita namin na ang pagtaas sa mga integrable mass function ng lahat ng redshift galaxies ay ipinaliwanag ng merger model. Ipinakita namin iyon simpleng modelo ang merger ay may kakayahang magparami ng pagbaba sa bilang ng mga galaxy na may sukat ng oras ng pagsasanib na $\tau=1.29 ± 0.35 Gyr$. Ang resultang fusion rate sa z = 1.5 ay R ∼ 0.05 fusions $Gyr^(−1) Mpc^(−3)$, malapit sa value na nakuha mula sa structural at pairwise analysis. Karamihan sa mga nagtatagpong kalawakan na ito ay mas mababang sistema ng masa na nagpapataas ng density ng bilang ng mga kalawakan sa paglipas ng panahon mula sa mas mababang limitasyon patungo sa mas mataas na masa kapag kinakalkula ang kabuuang density.
Sa wakas, tinatalakay namin ang mga implikasyon ng aming mga resulta para sa pananaliksik sa hinaharap.
Sa hinaharap, habang nagiging mas kilala ang mga mass function sa pamamagitan ng mas mahusay na pagmomodelo ng SED at mas malalim at mas malawak na data mula sa JWST at Euclid/LSST, mas tumpak nating masusukat ang kabuuang density ng numero ng kalawakan at sa gayon ay makakuha ng mas mahusay na sukat ng pangunahing dami na ito.
Ang Araw ay dinadala ng pangkalahatang orbital na paggalaw ng Orion arm ng ating Galaxy sa bilis na 220 km/s sa ganap na dilim, sa isang lugar patungo sa konstelasyon na Hercules. Ang stellar na kapaligiran ng Araw ay hindi rin static, lahat ng bagay sa paligid ay patuloy na gumagalaw, at, siyempre, humahantong ito sa pagkakaroon ng isang tiyak na bilang ng mga bituin sa kalangitan ng Earth na may malaking wastong pag-aalis sa ating kalangitan - tungkol sa ilang arko segundo bawat taon. Dito dapat nating tandaan ang tungkol sa. Marami sa kanila ay mga bituin na malapit sa atin, na matatagpuan sa mga distansya ng sampu-sampung light years, at ito ay tila lubos na lohikal - mas malapit ang bituin, mas ang sariling bilis na nauugnay sa Araw ay dapat lumitaw at mas dapat itong gumalaw sa ating langit.
Ang pangalawang set ng data mula sa GAIA space observatory, na tumatalakay sa pagtukoy ng mga three-dimensional na coordinate, velocities, liwanag at iba pang mahahalagang katangian ng mga bituin sa ating Galaxy, ay isang hindi mauubos na kayamanan ng kaalaman para sa sinumang siyentipiko na nakatuon sa kanyang buhay sa astrophysics, stellar astronomy, astrometry o maging ang ebolusyon ng mga galaxy. Naglalaman ang GAIA DR2 ng data mula sa sampu-sampung milyong bituin na naghihintay pa ring tuklasin habang sinasamantala ng mga propesyonal ang cream ng teknolohiya ng data science sa napakalaking database na ito. Dito na natuklasan kamakailan ng German astronomer na si Ralph-Dieter Scholz ang kakaibang malapit na sistema ng mga red at brown dwarf sa layo na 22 light-years lamang mula sa amin. Mula sa pananaw ng isang astrophysicist, ang sistema mismo ay medyo kapansin-pansin at nangangailangan ng karagdagang maingat na pag-aaral, ngunit pagkatapos ay dumating ang mga eksperto sa astrometry at kinaladkad ang kumot sa kanilang sarili.
Dalawang astronomo - si Eric Mamajek ng programa ng pananaliksik sa exoplanet ng NASA at ang kanyang kasamahan na si Valentin Ivanov - ay nagulat na ang bituin ni Scholz ay hindi gumagalaw sa kalangitan, bagaman, sa teorya, dapat itong gawin. Iyon ay, lumalabas na ito ay gumagalaw nang mahigpit sa linya ng ating paningin - patungo sa atin o palayo sa atin. Ipinakita ng mga kalkulasyon ng Doppler shift na ang sistema ng Scholz ay lumalayo sa amin sa bilis na 80 km / s, na, sa turn, ay nangangahulugan na ilang oras na ang nakalipas lumipad ito nang napakalapit sa solar system! Ang karagdagang mga kalkulasyon ay nagpakita na ang gayong sandali ay 70 libong taon na ang nakalilipas at ang punto ng pagpupulong ay nasa 55 libong AU. mula sa Araw, malayo sa Oort Cloud, ngunit 5 beses na mas malapit sa Proxima Centauri!
Maaari mo bang isipin ito?
Bukod dito, sa paghukay sa parehong database ng GAIA, nakita nila na may isa pang bituin na GJ710, na patungo sa amin na may matibay na intensyon na sumipol sa Solar System sa loob ng 1.3 milyong taon sa ilang distansya na hindi ipinahiwatig sa artikulo.
Ang mga bagay na ito, hindi katulad ng mga sayaw sa paligid ng mythical Nibiru, ay totoo. Maaari mong madama ang mga ito, at, kung mayroon kang kasanayan, pagbatayan ang ilang makatwirang bersyon ng kung ano ang maaaring mangyari sa susunod. malapit sa solar system ang mga sipi ng iba pang mga sistema ng bituin ay maaaring humantong sa iba't ibang kahihinatnan. Una, siyempre, ang mga bagay ng Oort cloud - karamihan sa mga nagyeyelong kometa - ay magsisimulang aktibong itapon sa system, na papalapit sa Araw, upang lumibot dito at pumunta magpakailanman sa kalawakan, o, marahil, sumasailalim sa maraming gravitational na pakikipag-ugnayan sa mga planeta - mga higante - una sa lahat, ang Jupiter, ay makuha nila o simulan ang pagbabago ng kanilang mga tilapon sa pinaka-kakaibang paraan. Posible na ang ilan sa mga trajectory na ito ay maaaring mag-intersect sa orbit ng Mars o ng Earth at magpapatawa sa atin. Ito ay lubos na posible na ito ay tiyak na tulad ng isang mekanismo na sa batayan ng paglitaw ng tubig sa mga planeta noong isang napaka-matagal na panahon ang nakalipas.
Pangalawa, ang isang napakalapit na daanan ng isang bituin ay maaaring palitan ang mga dwarf na planeta ng Kuiper belt - tulad ng Pluto, magdagdag ng mga satellite sa kanila, o vice versa, alisin ang mga ito. Ang mga planeta mismo ay maaari ding itapon sa system o palabas at mawala sa kadiliman ng kalawakan magpakailanman.
At, siyempre, hindi maaaring ibukod ng isang tao ang posibilidad na sa pinakamasamang kaso, ang Earth ay maaaring mapunit mula sa banayad na yakap ng Araw at pumunta sa impiyerno, o mahanap ang iyong sarili sa anumang iba pang kamatayan na iyong pinili. Gayunpaman, ang posibilidad na ito ay napakaliit, at hindi ako seryosong mag-aalala tungkol dito.
Iyon ay, nakikita natin na ang mga ganitong pagtatagpo ay maaaring makabuluhang makaapekto sa ebolusyon at istraktura ng Solar System.
Kaya, ang sistema ng Scholz, na binubuo ng pula at kayumangging mga dwarf, ay sumipol sa isang kamag-anak na bilis na 80 km / s sa layo na 55 libong AU. mula sa Araw 70 libong taon na ang nakalilipas. Ang aming mga ninuno na may mga palakol na bato at sibat ay hindi man lang alam ang gayong kakila-kilabot na kapitbahay, dahil ang kanyang nakikitang ningning sa kalangitan ay 100 beses na mas mababa kaysa sa ika-6 na magnitude na nakikita ng mata.
Ngunit gusto kong maniwala na kung makikita ang bituin ni Scholz, tiyak na mayroong ilang Pithecanthropus na nagtanong sa kanyang sarili ng tanong na "bakit ganoon? bakit ganoon?" at isusulat ko ang tungkol dito sa isang blog na bato, nilagdaan ang isang bagay tulad ng "Ang langit ay sapat para sa lahat" ...