På en klar nat kan du uddele Mælkevejen i nattehimlen. I årtusinder så astronomer det på ærefrygt og kom langsomt til den erkendelse, at vores sol kun var en af milliarder af stjerner i galaksen. Efterhånden som vi forbedrede vores instrumenter og metoder, indså vi, at selve Mælkevejen kun var en af milliarder af galakser, der udgør universet.
Takket være opdagelsen af Relativitet og lysets hastighed har vi også forstået, at når vi ser gennem rummet, ser vi også tilbage i tiden. Ved at se et objekt 1 milliard lysår væk ser vi også, hvordan det objekt så ud for 1 milliard år siden. Denne "tidsmaskine" -effekt har gjort det muligt for astronomer at studere, hvordan galakser blev (dvs. galaktisk udvikling).
Den proces, hvor galakser dannes og udvikles, er kendetegnet ved konstant vækst over tid, der begyndte kort efter Big Bang. Denne proces og galaksernes eventuelle skæbne forbliver genstand for intens fascination og er stadig fyldt med sin andel af mysterier.
Galaxy dannelse:
Den nuværende videnskabelige konsensus er, at al materie i universet blev skabt for ca. 13,8 milliarder år siden under en begivenhed kendt som Big Bang. På dette tidspunkt blev alt stof komprimeret til en meget lille kugle med uendelig tæthed og intens varme kaldet en Singularity. Pludselig begyndte Singulariteten at udvide sig, og universet, som vi kender det, begyndte.
Efter hurtig ekspansion og afkøling var alt stof næsten ensartet i distributionen. I løbet af de flere milliarder år, der fulgte, begyndte de lidt tættere regioner i Universet at blive tiltrukket af gravitationsmæssigt hinanden. De blev derfor endnu tættere og dannede gasskyer og store klumper af stof.
Disse klumper blev oprindelige galakser, da skyerne af brintgas inden i proto-galakserne gennemgik gravitationsfald for at blive de første stjerner. Nogle af disse tidlige genstande var små og blev små dværg galakser, mens andre var meget større og blev de velkendte spiralformer, ligesom vores egen Mælkevej.
Galaktiske fusioner:
Når de var dannet, udviklede disse galakser sig sammen i større galaktiske strukturer kaldet grupper, klynger og superklynger. Over tid blev galakser tiltrukket af hinanden ved hjælp af deres tyngdekraft og kolliderede sammen i en række fusioner. Resultatet af disse fusioner afhænger af massen af galakserne i kollisionen.
Små galakser rives fra hinanden af større galakser og føjes til massen af større galakser. Vores egen Mælkevej fortærede for nylig et par dværg galakser og gjorde dem til streamer af stjerner, der kredser om den galaktiske kerne. Men når store galakser af samme størrelse mødes, bliver de kæmpe elliptiske galakser.
Når dette sker, går den delikate spiralstruktur tabt, og de fusionerede galakser bliver store og elliptiske. Elliptiske galakser er nogle af de største galakser, der nogensinde er observeret. En anden konsekvens af disse fusioner er, at de supermassive sorte huller (SMBH) i deres centre bliver endnu større.
Ikke alle fusioner vil resultere i elliptiske galakser, husk. Men alle fusioner resulterer i en ændring i strukturen af de fusionerede galakser. F.eks. Antages det, at Mælkevejen oplever en mindre fusionsbegivenhed med de nærliggende magellanske skyer; og i de senere år er det blevet bestemt, at Canis Major-dværg galaksen er fusioneret med vores egen.
Mens fusioner betragtes som voldelige begivenheder, forventes det ikke, at de faktiske kollisioner vil ske mellem stjernesystemer i betragtning af de store afstande mellem stjerner. Fusioner kan dog resultere i gravitationschokbølger, som er i stand til at udløse dannelsen af nye stjerner. Det er, hvad der forventes at ske, når vores egen Mælkevej-galakse fusionerer med Andromeda-galaksen på cirka 4 milliarder år.
Galaktisk død:
I sidste ende ophører galakser med at danne stjerner, når de udtømmer deres forsyning med kold gas og støv. Efterhånden som udbuddet løber ud, aftager stjernedannelse i løbet af milliarder af år, indtil det ophører helt. Imidlertid vil igangværende fusioner sikre, at friske stjerner, gas og støv aflejres i ældre galakser og dermed forlænger deres liv.
På nuværende tidspunkt antages det, at vores galakse har brugt det meste af sit brint op, og stjernedannelse vil aftage, indtil forsyningen er udtømt. Stjerner som vores sol kan kun vare i 10 milliarder år eller deromkring; men de mindste, fedeste røde dværge kan vare i nogle få billioner år. Takket være tilstedeværelsen af dværg galakser og vores forestående fusion med Andromeda, kunne vores galakse dog eksistere endnu længere.
Imidlertid vil alle galakser i denne nærhed af universet efterhånden blive tyngdepunkt bundet til hinanden og smelte sammen til en kæmpe elliptisk galakse. Astronomer har set eksempler på denne slags ”fossile galakser”, hvoraf en er Messier 49 - en supermassiv elliptisk galakse.
Disse galakser har brugt alle deres reserver af stjernedannende gas, og alt hvad der er tilbage er de længerevarende stjerner. Til sidst, over store længder, vil disse stjerner blinke ud efter hinanden, indtil det hele er universets baggrundstemperatur.
Når vores galakse er fusioneret med Andromeda og fortsætter med at fusionere med alle andre nærliggende galakser i den lokale gruppe, kan vi forvente, at også den vil gennemgå en lignende skæbne. Og så har galakseudvikling forekommet over milliarder af år, og den vil fortsat ske i en overskuelig fremtid.
Vi har skrevet mange artikler om galakser til Space Magazine. Her er Hvad er Mælkevejen ?, Hvordan dannede Mælkevejen ?, Hvad sker der, når galakser kolliderer ?, Hvad sker der, når galakser dør?, En ny drejning om galaktisk udvikling, og supercomputer vil studere Galaxy Evolution,
Hvis du gerne vil have mere information om galakser, kan du tjekke Hubblesites nyhedsmeddelelser om galakser, og her er NASAs videnskabsside om galakser.
Vi har også optaget en episode af Astronomy Cast om galakser - Afsnit 97: Galaxies.
Kilder:
- Cornell University afd. For astronomi - dannelse og udvikling
- Wikipedia - Galaxy dannelse og evolution
- SKA - Hvordan udvikler galakser sig?
