gov-civil-vilareal.ptBitka o výdute: Mýlili sa astronómovia po celý čas v špirálových galaxiách?
>Niektoré veľké novinky zo ZOO Galaxy : Vyzerá to veľmi podobne ako klasická klasifikačná schéma pre galaxie - o ktorej prvýkrát sníval samotný Edwin Hubble! - môže sa mýliť. Dôsledky sú rovnako dramatické ako kozmické: Veľmi silne to naznačuje, že spôsob, akým sme premýšľali o tom, ako galaxie vytvárajú a udržiavajú špirálové ramená, je tiež nesprávny. Namiesto toho, aby boli polotrvalými črtami galaxií, môžu namiesto toho skutočne zaniknúť, zmiznúť a znova sa reformovať!
Wow. To je veľmi veľký problém.
Klasifikácia je prirodzeným prvým krokom, keď máte zbierku predmetov a pokúšate sa na ne prísť. Ak ich dokážete nejakým spôsobom triediť, môžete v nich začať získavať nadhľad. Akonáhle astronómovia začali koncom 19. a začiatkom 20. storočia montovať kamery na veľké teleskopy, zistili, že galaxie - ktoré väčšinou vyzerajú ako malé neostré škvrny na oku - majú ohromujúcu rozmanitosť tvarov. ale spadali do štyroch širokých kategórií : eliptický, špirálový, nepravidelný a zvláštny.
Špirálové galaxie (tie so špirálovitými ramenami) mali dve hlavné zložky: samotné ramená a centrálne vydutie hviezd, z ktorého sa zdalo, že ramená vychádzajú. Navyše sa zdalo, že existuje spektrum tvarov týchto galaxií, od malých vydutín po veľké. Galaxie s veľkými centrálnymi vydutinami mali tesne vinuté špirálové ramená, zatiaľ čo tie s menšími vydutinami mali viac otvorené ramená. Hubble a jeho tím ich klasifikovali aj týmto spôsobom, s prvou nazývanou Sa a druhou galaxiou Sc, pričom medzi nimi boli galaxie Sb. Tiež galaxie Sa mali tendenciu mať dobre tvarované súvislé ramená a Sc galaxie mali hrudkovitejšie, menej presne definované ramená.
K dispozícii bola tiež tretia štruktúra, nazývaná tyč, ktorá vyzerá ako obdĺžnikový alebo kosoštvorcový prvok v strede galaxie. Nazývajú sa špirálové špirály a zdá sa, že majú rovnakú štruktúru ako bežné špirály, takže sa im hovorilo Sba to Sbc.
Hubble Tuning Fork diagram klasifikuje galaxie podľa tvaru a štruktúry. Špirálové galaxie siahajú od veľkých vydutín a tesných ramien k malým vypuklinám so široko otočenými ramenami (s rovnobežným radom pre špirálové špirály). Nová práca však ukazuje, že tento diagram môže byť zastaraný. Kredit: Karen Masters, Sloan Digital Sky Survey
peklo alebo vysoká voda deti na mysli
Hubble Tuning Fork diagram klasifikuje galaxie podľa tvaru a štruktúry. Špirálové galaxie siahajú od veľkých vydutín a tesných ramien k malým vypuklinám so široko otočenými ramenami (s rovnobežným radom pre špirálové špirály). Nová práca však ukazuje, že tento diagram môže byť zastaraný. Kredit: Karen Masters, Sloan Digital Sky Survey
Hubble vytvoril to, čo sa nazýva diagram ladiacej vidlice, aby to všetko popísal. Na jednej strane boli eliptické galaxie, ktoré mali rozsah od kruhových (nazývaných E0) po viac natiahnuté (až E7). Tie sa stali stonkou vidlice, pričom dvoma hrotmi boli špirály od Sa po Sc na jednom a špirálové špirály na druhom.
Existovali aj iné spôsoby, ako to urobiť, ale Hubbleova ladiaca vidlica je už viac ako storočie štandardom. Odvádza sa to slušne, ale našlo sa niekoľko galaxií, ktoré nevyhovujú vzoru. Napríklad jeden môže mať malú vydutinu, ale tesné ramená, alebo iný s veľkou vyklenutou a dosť otvorenou náručou. Ak existuje galaxia, ktorá sa do nej celkom nehodí, astronómovia zvyčajne použili štruktúru ramena na umiestnenie do diagramu.
Teraz však nové pozorovania hodili opicu do kľúča s tým všetkým . Tieto galaxie nie sú výnimkou. Oni sú pravidlom.
NGC 1398, špirálová galaxia s priečkou, ktorá je jednoducho nádherná. Kredit: TO
NGC 1398, špirálová galaxia s priečkou, ktorá je jednoducho nádherná. Kredit: TO
Toto pochádza z Galaxy Zoo , projekt „občianskej vedy“, ktorý umožňuje verejnosti jednoduchú analýzu skutočných údajov. Napríklad moderné prieskumy oblohy prinášajú toľko údajov, že je nemožné, aby si len niekoľko astronómov sadlo a prešlo ich. Ukazuje sa však, že nearonómovia môžu pri niektorých analytických úlohách vykonávať celkom spoľahlivú prácu, napríklad sa napríklad pozrieť na obrázok špirálovej galaxie a určiť, či sú ramená pevne navinuté alebo otvorenejšie. Štúdie ukázali že ak si údaje prejde dostatok ľudí, celkové výsledky (pri kontrole profesionálov) sú celkom presné. Práca je skutočne zábavná a zahŕňa iba jednoduché webové rozhranie.
V tomto prípade Galaxy Zoo predstavila ľuďom údaje z prieskumu Sloan Digital Sky Survey. Viac ako 250 000 veľkých, jasných galaxií prehliadlo 160 000 ľudí, ktorí odpovedali na jednoduché otázky o nich. Aj tie najjednoduchšie výsledky sú dôležité; napríklad zistili, že 92% klasifikovaných galaxií je špirálových alebo eliptických, zatiaľ čo zvyšných 8% je nepravidelných alebo zvláštnych. Hneď nám to hovorí niečo o veľkých a jasných galaxiách!
Ale sú to pokračovania, kde veci začali byť zaujímavé. Keď bola podskupina špirálových galaxií (takých, ktoré mali charakteristiky, ktoré je ľahšie identifikovať) klasifikovaná podľa veľkosti vydutia a veternosti ramena špirály (čo astronómovia nazývajú uhol sklonu ), nenašli medzi nimi takmer žiadnu koreláciu!
Existuje slabá korelácia v tom, že galaxie s veľkými vydutinami majú tendenciu uprednostňovať pevnejšie vinuté ramená, ale to v žiadnom prípade nebolo pravidlom. A zistilo sa, že galaxie s menšími vydutinami majú ramená v celom spektre, od tesne navinutých až po vzdialené.
Toto letí tvárou v tvár diagramu ladiacej dráhy Hubbleovho teleskopu. A zlepšuje sa to: Zistili tiež, že galaxie s tyčami majú tendenciu mať viac otvorenú náruč. To nám hovorí niečo dôležité o tom, ako sa špirálové galaxie v priebehu času formujú a vyvíjajú. Ale čo?
Veľkolepá špirálová galaxia M61 pozorovaná 8,2-metrovým veľmi veľkým teleskopom. Kredit: TO
Veľkolepá špirálová galaxia M61 pozorovaná 8,2-metrovým veľmi veľkým teleskopom. Kredit: TO
Môžete si myslieť, že sa tvoria špirálové ramená, pretože v dôsledku gravitácie sa hviezdy blížia k stredu obežnej dráhy galaxie rýchlejšie ako hviezdy vzdialenejšie, takže sa prirodzene objaví špirálový obrazec. Ale je tu problém: V priebehu času by to spôsobilo natiahnutie paží a zničenie štruktúry. Myšlienka bola taká, že vidíme toľko galaxií so zbraňami, že to nemôže fungovať tak, ako to funguje.
Takže astronómovia prišli s nápadom sa nazýva hypotéza hustotných vĺn. Špirálové ramená podľa toho skôr pripomínajú dopravné zápchy hviezd a plynu v galaxii. Dopravná zápcha na ceste môže trvať dlho, aj keď do nej jednotlivé autá nastupujú a vystupujú. Špirálové ramená boli považované za kozmický ekvivalent, kde sa v dôsledku komplikovanej fyziky gravitácie galaktického disku vytvárajú vlny hustoty špirály. Hviezdy sa do nich sťahujú a vychádzajú, ale samotná vlna pretrváva. Ruky sa tak časom nenatočia.
Toto je základná paradigma, ktorú astronómovia používajú a bolo o nej publikovaných nespočetné množstvo prác ... ale tieto nové výsledky ukazujú, že to nemusí byť správne. Táto myšlienka hustotných vĺn je založená na diagrame ladiacej vidlice, kde sú ruky a vydutie silne prepojené; fyzika hustotnej vlny nejakým spôsobom spája špirálové ramená s veľkosťou vydutia. Zistenia zoologickej záhrady Galaxy však ukazujú, že sa deje niečo iné, pretože sa zdá, že ramená sa vo všeobecnosti o veľkosť vydutiny príliš nestarajú.
Astronómovia zodpovední za projekt predpokladajú, že špirálové ramená sa tvoria v dôsledku nejakej poruchy na galaxickom disku (podobne ako sa uvádza v hypotéze o hustotných vlnách), ale vzor nie je nevyhnutne trvalý. Ruky sa môžu namiesto toho navíjať a časom sa napínať. V určitom okamihu sa vzor zničí, paže zmiznú a potom sa proces začína odznova.
To by vysvetľovalo správanie, ktoré vidia v dátach. Aj keď sa do toho neponáhľajú, predpokladajú tiež, že centrálna tyč tento proces akosi spomaľuje, pretože galaxie s priečkou majú tendenciu mať viac otvorenú náruč. Súvislosť tam však zatiaľ nie je pochopená.
Ako teda Hubbleu toto všetko chýbalo? Jednoduché: On a jeho tím mali k dispozícii veľmi obmedzenú vzorku galaxií. Jednoducho nemali dostatok vzoriek na to, aby urobili silné závery. Moderné prieskumy obsahujú tisíce alebo dokonca milióny galaxií, čo umožňuje oveľa lepšiu štatistickú analýzu.
Je mi to smiešne; Hubblov diagram používame všetky tieto desaťročia a dôvodom, prečo sa nám v tom čase chýbalo, je, paradoxne, toľko údajov! Galaxy Zoo a jej obrovský zástup účastníkov potrebovali na to, aby sa dokázali zoznámiť s týmito údajmi a každému človeku pridelili malé množstvo. Dokonca ani počítače nevykonávajú dokonalú prácu, pretože majú tendenciu byť naprogramované podľa našich vlastných vopred vytvorených pojmov na klasifikáciu. Občianski vedci pod touto záťažou nepracujú a môžu slobodne nachádzať nové veci.
Pamätajte si, že toto je len prvý krok novým smerom. Myšlienka, že sa špirálové ramená navíjajú, je v astronomickej komunite nejaký čas známa a získava si na popularite, ale je to pre ňu značná podpora. Teraz musia prísť profesionáli a vypracovať fyziku a vysvetliť pozorovania spôsobmi, ktoré predtým nerobili.
aké hodnotenie má kniha džungle
To je vzrušujúce. Čo nové objavia, procesy, ktoré ešte neboli považované za fungujúce v rozsahu desiatok a stoviek tisíc svetelných rokov?
Ako autori zdôrazňujú, aj po viac ako storočí skúmania špirálových ramien v galaxiách stále existujú základné veci, ktorým nerozumieme. Našťastie je to veľký krok k vyriešeniu tohto problému.
