Veriga lipsă în evoluţia galaxiilor a fost descoperită

pe 26 Noiembrie 2008 (Miercuri). Ultima actualizare pe 26 Noiembrie 2008 (Miercuri)

Atenţie, deschide într-o fereastră nouă.

Galaxiile observate în Univers până recent erau de două mari tipuri întâlnite în proporţii aproape egale: cele care produc stele noi ("fertile") şi cele care nu le pot produce ("infertile"). Ori galaxiile se formează într-un stadiu şi aşa rămân mereu, ori ele evoluează şi au un ciclu de viaţă trecând de la stadiul "fertil" la cel de "menopauză". Dar dacă este aşa, ar trebui observate galaxii într-un stadiu intermediar, când încă produc stele, dar într-un ritm încetinit. Ar trebui de asemenea explicat mecanismul care generează această tranziţie. În premieră, "veriga lipsa" din evoluţia galaxiilor a fost descoperită, ba încă independent şi simultan de două experimente, iar informaţiile puse cap la cap oferă deja indicii preţioase despre mecanismul îmbătrânirii galaxiilor. Rezultatele vor fi publicate luna aceasta în Proceedings of Royal Society.

Veriga lipsă în evoluţia galaxiilor a fost descoperită

Trei galaxii, aşa cum sunt observate de experimentul Galaxy Zoo când sunt detectate de Sloan Digital Sky Survey (sus) şi de experimentul STAGES când sunt detectate de Hubble Space Telescope (jos). La stânga se observă o galaxie spirală, tânără, albastră, care produce stele noi (în braţele spiralei). La dreapta se obervă o galaxie aproape sferică, care nu mai produce stele noi, căci îşi terminase combustibilul şi care apare roşiatică. Între cele două tipuri clasice de galaxii, au fost descoperite recent un nou tip de galaxii, cu proprietăţi intermediare ("veriga lipsă"), adică galaxii tot spirală, dar roşii. Această descoperire de două experimente simultan confirmă că galaxiile au şi ele o durată de viaţă, cu o evoluţie de la tinere şi producătoare de stele la bătrâne când nu mai pot produce stele. În articolul de mai jos puteţi citi detaliat paşii cercetării care au dus la această descoperire. Credit pentru imagini: "Credit: STAGES image credit: Marco Barden, Christian Wolf, Meghan Gray, the STAGES survey; STAGES image from Hubble Space Telescope, colour from COMBO-17 survey; Galaxy Zoo image credit: Sloan Digital Sky Survey".

Cum se pune problema

Imaginaţi-vă că într-o zi nişte extratereştri ajung pe Pământ şi începe să catalogheze oamenii. Văd unii mici de statură şi văd pe alţii mari de statură. Ei pot formula atunci două mari ipoteze. Ori oamenii aşa sunt ei, de două tipuri diferite, iar oamenii de un tip rămân mereu de acelaşi tip, ori fiecare om mai întâi este mic şi apoi creşte în înalţime. Cum ar putea ei testa experimental aceasta? Observatorii atenţi ar trebui să analizeze apoi foarte mulţi oameni în speranţa că vor găsi unii de înalţime intermediară, care să ateste că veriga sau verigile lipsă în tranziţia de la foarte mici (noi i-am numi copii) la foarte mari (noi i-am numi adulţi) există prin unii de înalţime medie (noi i-am numi adolescenţi). Ei bine, exact aceasta metodă au aplicat-o şi oamenii de ştiinţă ...

Pasul 1: descrierea detaliată a celor două categorii de galaxii

Pentru început, aceştia au definit clar proprietăţile celor două categorii de galaxii. Galaxiile pe care le bănuiau tinere au formă turită, de spirală, asemenea galaxiei noastre. Aceste galaxii posedă rezervoare de hidrogen care aglomerându-se sub influenţa gravitaţiei formează stele, care emit apoi lumină mai ales de culoarea albastră. Pe cer, galaxiile tinere ar fi aşadar recunoscute prin forma de spirală, plană, de culoare albastră. Galaxiile pe care le bănuiau bătrâne nu mai au o formă plană, ci una sub formă de guguloi aproape sferic. Acestea nu mai produc stele noi, iar lumina pe care o emit tinde să fie spre roşu. Mecanismul care produce stele încetează, iar apoi materia se strânge sub forma gravitaţiei sub forma naturală aproape sferică.

Pasul 2: colectarea de fotografii a foarte multe alte galaxii

Odată cele două categorii definite, cercetătorii aveau apoi nevoie să se uite la multe, multe galaxii de pe cer şi să le categorisească pe fiecare în parte după formă şi culoare. Aproape toate vor cădea ori într-o categorie, ori într-alta. Doar oare vor găsi şi unele cu proprietăţi intermediare, cum ar avea o verigă lipsă? Aceasta sperau cercetătorii şi într-adevăr, aceasta s-a observat în acest experiment ...

Mai întâi, cercetătorii (de la NASA) au construit cel mai performant sistem de telescoape existent în lume. Denumit Sloan Digital Sky Survey (adică Harta Digitală a Cerului denumită Sloan), acesta, după cum îi spune şi numele, realizează cea mai detaliată hartă a galaxiilor din Universul apropiat nouă. Harta este tridimensională şi deja conţine mai bine de un milion de galaxii ce au fost indentificate, indexate şi fotografiate în detaliu.

Un documentar despre proiectul Galaxy Zoo, unde voluntari analizează împreună peste un milion de fotografii detaliate de galaxii ce au fost înregistrate cu telescopul Sloan Digital Sky Survey. Ei sunt primii oameni care au privit aceste fotografii minunate realizate datorită geniului uman ...

Imagini de galaxii obţinute cu Sloan Digital Sky Survey.

Pasul 3: categorisirea multelor galaxiilor fotografiate

Următoarea etapă era aceea de a analiza imagini de la fiecare galaxie în parte şi să se folosească un algoritm puternic de recunoaştere a formelor pentru a se decide dacă fiecare galaxie în parte este ori plată şi spirală, sau aproape sferică. Există astfel de algoritmi de recunoaştere de forme, însă nici unul din ei nu bate ... creierul uman. Aşa că cercetătorii de la experimentul Galaxy Zoo (grădina zoologică a galaxiilor) au invitat câteva sute de mii de voluntari să privească aceste galaxii şi să aleagă forma lor. Şi iată cum oameni din publicul larg, pe bază de voluntariat şi pasiune pentru ştiinţă, au pus umărul şi ei la această minunată descoperire.

Pasul 4: descoperirea unei noi categorii intermediare de galaxii (veriga lipsă)

Ce s-a observat a fost că deşi majoritatea galaxiilor făceau parte din cele două mari categorii descrise anterior, mai erau unele, mai puţin numeroase, care aveau proprietăţi din ambele categorii, fiind undeva între cele două, ca şi o verigă lipsă. Aceste galaxii aveau formă plată, de spirală, dar erau roşii! Iată că veriga lipsă există, dar trebuie studiată mai în detaliu.

Pasul 5: studierea proprietăţilor acestui tip de galaxii

Aşa că cercetătorii au grupat aceste galaxii spirale roşii în funcţie de poziţia lor pe cer. Au constat un fapt interesant. Galaxiile acestea se aflau mai ales în zonele mărginaşe de mari aglomerări de galaxii. Se ştie că galaxiile nu sunt distribuite uniform în Univers, ci mai multe galaxii sunt adunate în clustere de galaxii, iar mai multe clustere în superclustere şi aşa mai departe. De asemenea, cercetătorii au grupat aceste galaxii spirale roşii în funcţie de masa lor. Au constatat că aproape toate aceste galaxii erau mult mai masive decât media. Bucăţele de puzzle începeau să se adune ... Dare cum se vor aşeza ele, se întrebau cercetătorii?

Pasul 6: studierea acestui tip de galaxii şi cu fotografii de la alte telescoape

Atunci a intrat în scenă cel de-al doilea experiment al acestui articol. Cercetătorii de la experimentul STAGES au analizat fotografii precise obţinute cu telescopul spaţial Hubble şi telescopul spaţial Spitzer doar dintr-o zonă precisă a cerului unde fuseseră detectate aceste galaxii spirală roşii. Cum se face că erau galaxii active, adică în spirală, dar nu sunt albastre, ci roşii? Aceste telescoape au analizat lumina infraroşie venită din uriaşul nor intergalactic ce adăpostea clusterul de galaxii şi au arătat fără dubii că de fapt aceste galaxii sunt active, produc noi stele, emit lumină albastră într-adevăr, numai că această lumină este absorbită şi împrăştiată de norul de gaz, încât numai lumina roşie reuşeşte să iasă din norul acesta (este acelaşi fenomen pentru care apusul şi răsăritul sunt roşii, sau într-un fum de incendiu, culoarea roşie este cea care se vede cel mai bine din toate culorile, motiv pentru care "Ieşire" este scris cu roşu). Puzzle-urile începeau să se aşeze.

Documentar despre imagini obţinute cu telescopul spaţial Hubble.

Pasul 7: bucăţile din puzzle se aşează la locul lor rând pe rând

Aceste galaxii spirală roşii de fapt erau albastre, dar lumina albastră nu era lăsată de norul de gaz să iasă. Însă nici lumina nu era foarte intensă, altfel ar fi ieşit măcar un pic, ceea ce sugerează că activitatea de producere de noi stele este redusă. Dar cum de se poate reduce activitatea galaxiei, fără ca forma ei să fie stricată?

Cercetătorii şi-au adus atunci aminte că aceste galaxii spirală roşii se aflau la marginea marilor aglomerări de galaxii, că cele roşii şi sferice (infertile) se aflau mai ales în marile aglomerări de galaxii şi că cele spirale şi albastre (fertile) se găsesc în afara marilor aglomerări de galaxii. Ah, şi-au zis ei atunci ... Pe măsură ce sunt atrase gravitaţional către aglomerările mari de galaxii, galaxiile active îşi pierd din combustibil şi uşor uşor produc tot mai puţine galaxii, dar rămân încă albastre. Când vor intra însă complet în aglomerarea de galaxii, forţele gravitaţionale vor deforma galaxiile şi ele vor ajunge la o formă sferică şi aşa vor rămâne, fără a mai putea produce noi galaxii.

În plus, aceste galaxii spirale roşii sunt foarte masive, ceea ce le face mai rezistente (fizicienii ar zice mai inerte) la încercarea gravitaţiei puternice de la aglomerarea de galaxii să le schimbe forma din plată şi spirală în sferică.

Pasul 8: concluzia că veriga lipsă a fost descoperită şi galaxiiile evoluează într-adevăr

Iată aşadar cum s-a demonstrat experimental că galaxiile nu sunt doar de două tipuri eterne, ci că de fapt există o durată de viaţă a unei galaxii şi o evoluţie de la stadiul de galaxie tânără, care produce stele noi, către stadiul de galaxie bătrână, care nu produce stele noi, pe măsură ce este atrasă de mari aglomerări de galaxii sau se ciocneşte cu altă galaxie tânără.

Procesul ştiinţific al unui astfel de fenomen este amplu, dar sperăm că împărţirea lui în etape mici şi bine delimitate au uşurat înţelegerea acestui articol, scris de Adrian Buzatu pentru www.StiintaAzi.ro, plecând de la ştirea de astăzi din Science Daily şi Physorg şi studiind şi materiale foarte interesate despre evoluţia galaxiilor de la Space.com şi NASA.

Articolul acesta a fost preluat şi de Sighet-Online.ro, Descopera.net, NewsReport.ro. Vă mulţumim.