VAD HäNDER NäR GALAXER KOLLIDERAR?

Send

Vi vill inte skrämma dig, men vår egen mjölkväg är på en kollisionskurs med Andromeda, vår närmaste spiralgalax. Vid någon tidpunkt under de närmaste miljarder åren kommer vår galax och Andromeda - som också råkar vara de två största galaxerna i den lokala gruppen - att gå samman och med katastrofala konsekvenser.

Stjärnor kommer att kastas ur galaxen, andra kommer att förstöras när de kraschar i de sammanslagna supermassiva svarta hålen. Och den känsliga spiralstrukturen i båda galaxerna kommer att förstöras när de blir en enda, jätte, elliptisk galax. Men lika kataklysmiskt som det låter, den här typen av process är faktiskt en naturlig del av den galaktiska utvecklingen.

Astronomer har känt till den här förestående kollisionen under en tid. Detta är baserat på riktningen och hastigheten för vår galax och Andromedas. Men ännu viktigare, när astronomer tittar ut i universum, ser de galaxkollisioner hända regelbundet.

Gravitations kollisioner:

Galaxer hålls samman av ömsesidig tyngdkraft och bana runt ett gemensamt centrum. Interaktioner mellan galaxer är ganska vanliga, särskilt mellan jätte- och satellitgalaxier. Detta är ofta resultatet av en galax som driver för nära varandra, till den punkt där tyngdpunkten i satellitgalaxen kommer att locka en av jättegalaxens primära spiralarmar.

I andra fall kan sökvägen till satellitgalaxen få den att korsa varandra med den jätte galaxen. Kollisioner kan leda till sammanslagningar under antagande att ingen av galaxerna har tillräckligt med fart för att fortsätta efter det att kollisionen har ägt rum. Om en av de kolliderande galaxerna är mycket större än den andra, kommer den att förbli i stort sett intakt och behålla sin form, medan den mindre galaxen kommer att avrivas isär och bli en del av den större galaxen.

Sådana kollisioner är relativt vanliga och Andromeda tros ha kolliderat med åtminstone en annan galax tidigare. Flera dvärggalaxier (som Skytten Dvärgspheroidal galax) kolliderar för närvarande med Vintergatan och smälter samman med den.

Emellertid är ordet kollision lite av en felaktig anmärkning, eftersom den extremt svaga fördelningen av materien i galaxer innebär att faktiska kollisioner mellan stjärnor eller planeter är extremt osannolika.

Andromeda – Milky Way kollision:

1929 avslöjade Edwin Hubble observationsbevis som visade att avlägsna galaxer rörde sig bort från Vintergatan. Detta ledde till att han skapade Hubble's Law, som säger att en galaxs avstånd och hastighet kan bestämmas genom att mäta dess rödförskjutning - dvs ett fenomen där ett objekts ljus förskjuts mot den röda änden av spektrumet när det rör sig bort.

Spektrografiska mätningar utförda på ljuset från Andromeda visade emellertid att dess ljus skiftades mot den blå änden av spektrumet (alias blåskift). Detta indikerade att Andromeda, till skillnad från de flesta galaxer som har observerats sedan början av 1900-talet, rör sig mot oss.

2012 bestämde forskare att en kollision mellan Vintergatan och Andromeda-galaxen säkert skulle hända, baserat på Hubble-data som spårade rörelserna från Andromeda från 2002 till 2010. Baserat på mätningar av dess blåskifte uppskattas det att Andromeda närmar sig vår galax med en hastighet av cirka 110 km / sekund (68 mi / s).

I denna takt kommer det sannolikt att kollidera med Vintergatan på cirka 4 miljarder år. Dessa studier antyder också att M33, Triangulum Galaxy - den tredje största och ljusaste galaxen i den lokala gruppen - också kommer att delta i detta evenemang. Med all sannolikhet kommer det att hamna i omloppsbana runt Vintergatan och Andromeda och sedan kollidera med fusionsresterna vid ett senare tillfälle.

Konsekvenser:

I en galaxkollision absorberar stora galaxer mindre galaxer helt och hållet, riva dem isär och integrerar sina stjärnor. Men när galaxerna har samma storlek - som Vintergatan och Andromeda - förstör spiralstrukturen helt och hållet. De två stjärnorna av stjärnor blir så småningom en jätte elliptisk galax utan någon tydlig spiralstruktur.

Sådana interaktioner kan också utlösa en liten mängd stjärnbildning. När galaxerna kolliderar orsakar det stora vätgasmoln att samlas in och komprimeras, vilket kan utlösa en serie gravitations kollaps. En galaxkollision får också en galax att åldras för tidigt, eftersom mycket av dess gas omvandlas till stjärnor.

Efter denna period med frodiga stjärnbildningar är galaxen tom för bränsle. De yngsta hetaste stjärnorna detonerar som supernovaer, och allt som finns kvar är de äldre, svalare röda stjärnorna med mycket längre liv. Det är därför gigantiska elliptiska galaxer, resultatet av galaxkollisioner, har så många gamla röda stjärnor och väldigt lite aktiv stjärnbildning.

Trots Andromeda-galaxen som innehåller cirka 1 biljonstjärnor och Vintergatan som innehåller cirka 300 miljarder är chansen att till och med två stjärnor kolliderar försumbar på grund av de stora avstånden mellan dem. Båda galaxerna innehåller emellertid centrala supermassiva svarta hål, som kommer att konvergera nära mitten av den nybildade galaxen.

Denna sammanslagning av svart hål kommer att orsaka orbital energi att överföras till stjärnor, som kommer att flyttas till högre banor under miljoner år. När de två svarta hålen kommer inom ett ljusår från varandra kommer de att släppa ut gravitationella vågor som kommer att stråla ytterligare orbital energi tills de smälter samman helt.

Gas som tas upp av det kombinerade svarta hålet kan skapa en ljuskvasar eller en aktiv kärna som bildas i mitten av galaxen. Och sist, effekterna av en sammanslagning av svart hål kan också sparka stjärnor ur den större galaxen, vilket resulterar i hypervelocity skurkstjärnor som till och med kunde bära sina planeter med sig.

Idag förstås det att galaktiska kollisioner är ett vanligt inslag i vårt universum. Astronomi simulerar nu ofta dem på datorer, som realistiskt simulerar den fysik som är inblandad - inklusive gravitationskrafter, gasdissipationsfenomen, stjärnbildning och feedback.

Och se till att kolla in den här videon om den förestående galaktiska kollisionen, med tillstånd av NASA:

Vi har skrivit många artiklar om galaxer för Space Magazine. Här är Vad är galaktisk kannibalism ?, Se upp! Galaktiska kollisioner kan snuffa ut stjärnbildningen, New Hubble släpp: Dramatisk galaxkollision, en virtuell galaktisk smash-up!, Det är oundvikligt: Milky Way, Andromeda Galaxy Rubrik för kollision, en kosmisk kollision: vår bästa utsikt ännu av två avlägsna galaxer som slås samman, och bestämma Galaxy Kollisionsfrekvens.

Om du vill ha mer information om galaxer kan du kolla in Hubblesites nyhetsmeddelanden om galaxer och här är NASA: s vetenskapssida om galaxer.

Vi har också spelat in ett avsnitt av Astronomy Cast om galaxer - Avsnitt 97: Galaxies.

källor: