Australijski astronom rozwiązał stuletnią zagadkę dotyczącą zmiennokształtnej natury niektórych galaktyk. Jednocześnie ujawnił on, że nasza Droga Mleczna nie zawsze była galaktyką spiralną z poprzeczką.
Kwestia ewolucji galaktyk
Galaktyki występują w wielu formach i kształtach. Niektóre, tak jak Droga Mleczna, składają się z ramion uporządkowanych gwiazd, obracających się spiralnie wokół centrum galaktyki. Inne galaktyki, tak jak Messier 87 (M87), charakteryzują się elipsoidalnym kształtem i gładką strukturą – nie mają wyraźnych granic.
Od lat 20. XX wieku astronomowie klasyfikują galaktyki według tak zwanej sekwencji Hubble’a. Jest to system morfologicznej klasyfikacji galaktyk zaproponowany przez Edwina Hubble’a w 1926 roku. Dzieli on galaktyki na cztery główne typy – galaktyki eliptyczne, galaktyki spiralne, galaktyki soczewkowate i galaktyki nieregularnie. Galaktyki spiralne i nieregularne zostały dodatkowo podzielone na kilka podtypów. Niemniej, galaktyki nieregularne nie są częścią sekwencji.
Na początku sekwencji Hubble’a znajdują się galaktyki eliptyczne, po środku galaktyki soczewkowate, a na końcu galaktyki spiralne. Jednak to, czego sekwencji brakuje, to ścieżki ewolucyjne łączące poszczególne typy galaktyk.
Sekwencja Hubble’a w nowym wydaniu
Aby wzbogacić sekwencję Hubble’a o ścieżki ewolucyjne, astronom Alister Graham zbadał 100 galaktyk znajdujących się w pobliżu Drogi Mlecznej. W swoich badaniach wykorzystał obrazy wykonane przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a w zakresie światła widzialnego. Obrazy te porównał ze zdjęciami wykonanymi w podczerwieni przez niedziałający już Kosmiczny Teleskop Spitzera. To pozwoliło mu porównać masę wszystkich gwiazd w każdej galaktyce z masą ich supermasywnych czarnych dziur.
Wysiłki Grahama pokazały mu, że istnieją dwa typy galaktyk soczewkowatych – pozbawione pyłu oraz bogate w pył. Kiedy ubogie w pył galaktyki akumulują gaz, pył i inną materię, dysk otaczający ich centralny obszar zostaje rozerwany. W rezultacie powstaje spiralny wzorzec, który z czasem przekształca się w spiralne ramiona. Te spiralne ramiona są bardzo gęste, dlatego dochodzi w nich do zapadania wielu gwiazd i powstawania nowych.
Z kolei bogate w pył galaktyki soczewkowate powstają wtedy, gdy galaktyki spiralne zderzają się ze sobą i łączą. Wskazuje na to fakt, że galaktyki spiralne mają małą centralną sferoidę z rozciągającymi się spiralnymi ramionami gwiazd, gazu i pyłu. Młode galaktyki soczewkowate mają znacznie wydatniejsze sferoidy i czarne dziury niż galaktyki spiralne i ubogie w pył galaktyki soczewkowate.
W oparciu o powyższe odkrycia można wyciągnąć ciekawy wniosek. Droga Mleczna zdaje się leżeć w drzewku ewolucyjnym między galaktykami soczewkowatymi ubogimi w pył a galaktykami soczewkowatymi bogatymi w pył. Innymi słowy, Droga Mleczna nie zawsze była galaktyką spiralną z poprzeczką.
„Wszystko zaczęło się układać, gdy uznano, że galaktyki soczewkowate nie są pojedynczą populacją pomostową, za jaką je od dawna uważano.”, wyjaśnił Graham. „To na nowo rysuje naszą ukochaną sekwencję galaktyk.”
Kosmiczny kanibal
Jak wiadomo, historia Drogi Mlecznej nie była spokojna. Badania pokazują, że w przeszłości nasza galaktyka pochłonęła wiele mniejszych galaktyk satelitarnych. W ten sposób musiała przekształcić się z galaktyki soczewkowatej ubogiej w pył w galaktykę spiralną z poprzeczką.
W przyszłości Droga Mleczna powinna przekształcić się z kolei w galaktykę soczewkowatą bogatą w pył. Za 4 do 6 miliardów lat czeka ją bowiem zderzenie z galaktyką Andromedy. Galaktyka, która powstanie po tym zderzeniu, wciąż powinna posiadać dysk, aczkolwiek bez wyrzeźbionej w nim spiralnej struktury.
Gdyby galaktyka-córka Drogi Mlecznej i galaktyki Andromedy kiedyś zderzyłaby się z bogatą w pył galaktyka soczewkowatą, powstałaby galaktyka eliptyczna, która nie miałaby zdolności do przechowywania zimnych chmur gazu i pyłu.
Źródło: Royal Astronomical Society, fot. tyt. NASA