Așa cum a fi prins într-o pânză de păianjen schimbă drastic viața unei muște, galaxiile prinse în vasta rețea cosmică sunt modificate dramatic și ireversibil.
Acum, oamenii de știință de la Universitatea din Kansas își propun să înțeleagă mai bine mecanismele în joc în modelarea clusterelor de galaxii pe măsură ce călătoresc printr-un rețea cosmică a diferitelor medii.
Gregory Rudnick, profesor de fizică și astronomie KU, conduce efortul, care implică recrearea rețelei cosmice într-o simulare pe computer, apoi studierea conținutului de gaz și proprietățile de formare a stelelor ale galaxiilor pe măsură ce se deplasează prin acea rețea. Efortul va folosi imagini cu aproximativ 14.000 de galaxii din DESI Legacy Survey, Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) și Galaxy Evolution Explorer (GALEX) de la NASA; Echipa va colecta observații suplimentare cu telescopul Planwave de 0,7 m al Sienei.
„Obiectivul principal al acestui proiect este de a înțelege impactul factorilor de mediu asupra transformării galaxiilor”, a spus Rudnick. a spus într-o declarație. „În univers, galaxiile sunt răspândite într-o distribuție neuniformă caracterizată prin densități variate. Aceste galaxii se reunesc în grupuri mari, cuprinzând sute până la mii de galaxii, precum și grupuri mai mici, formate din zeci până la sute de galaxii”.
Galaxiile pot sta în grupuri sau grupuri sau pot locui în regiuni mai izolate, cu densitate mai mică ale universului, numite „câmp”, a subliniat Rudnick.
În timp ce studiile anterioare care au simulat rețeaua cosmică și galaxiile din interior au comparat galaxiile în clustere și grupuri cu cele singure în câmp, au neglijat să ia în considerare structurile filamentare alungite de gaz, praf și stele care leagă tipul grupat.
Rudnick și colegii au luat în considerare această autostradă cosmică, concentrându-se pe mediile filamentare pe care le întâlnesc galaxiile, modul în care galaxiile sunt canalizate în grupuri și clustere în primul rând și modul în care filamentele le afectează evoluția.
„Galaxiile urmează o cale în aceste filamente, experimentând un mediu dens pentru prima dată înainte de a progresa în grupuri și clustere”, a spus Rudnick. „Studiul galaxiilor în filamente ne permite să examinăm întâlnirile inițiale ale galaxiilor cu medii dense”.
Cele mai multe galaxii care intră în „centrele urbane” de clustere, a adăugat Rudnick, fac acest lucru de-a lungul „superautostrăzilor” rețelei cosmice, un număr mic urmând „rute rurale” care le aduc în clustere și grupuri fără a interacționa prea mult cu împrejurimile lor.
„În timp ce filamentele sunt asemănătoare cu autostrăzile interstatale, aceste rute mai puțin circulate în regiuni dense sunt asemănătoare cu analogia conducerii pe drumurile rurale din Kansas pentru a accesa limitele orașului”, a spus Rudnick. „Galaxiile pot exista în filamente sau pot fi în grupuri care locuiesc în filamente precum mărgele pe un șir. Într-adevăr, majoritatea galaxiilor din univers există în grupuri.”
Echipa speră că, odată cu această simulare, va fi posibilă obținerea unei perspective asupra apariției efectelor mediului asupra galaxiilor și să decodeze modul în care galaxiile se comportă în filamentele și grupurile în care se găsesc cel mai frecvent.
Galaxii prinse care nasc stele
Unul dintre aspectele cheie ale muncii întreprinse de echipa KU va fi acela de a evalua modul în care condițiile filamentelor rețelei cosmice afectează procesarea gazului în buzunarele de supradensitate, pe care oamenii de știință le numesc „ciclul barionului”.
Deoarece stelele se nasc atunci când se prăbușesc aglomerații prea dense de gaz și praf, întreruperile ciclului barionului pot fie să stimuleze, fie să împiedice formarea stelelor, crescând sau încetinind astfel creșterea galaxiilor.
„Spațiul dintre galaxii conține gaz. Într-adevăr, majoritatea atomilor din univers se află în acest gaz, iar acel gaz se poate acumula în galaxii”, a spus Rudnick. „Acest gaz intergalactic suferă o transformare în stele, deși eficiența acestui proces este relativ scăzută, doar un mic procent contribuind la formarea stelelor. Majoritatea este expulzată sub formă de vânt mari”.
Unele dintre aceste vânturi devin fluxuri care suflă din galaxii înapoi în spațiu, în timp ce altă materie suflată de vânt cade înapoi în galaxia sa de origine, este acumulată și în cele din urmă reciclată ca parte a ciclului barionic.
„Galaxiile pot fi conceptualizate ca motoare de procesare barionică, extragând gaz din mediul intergalactic și transformând o parte din acesta în stele”, a explicat Rudnick. „Stelele, la rândul lor, devin supernove, producând elemente mai grele. O parte din gaz este aruncată în spațiu, formând o fântână galactică care în cele din urmă cade înapoi în galaxie.”
Atunci când galaxiile întâlnesc un mediu dens pe rețeaua cosmică, ele își pot schimba presiunea internă și pot perturba ciclul barionului prin eliminarea activă a gazului din galaxie sau privând-o de aprovizionarea sa viitoare cu gaz.
Acest lucru are ca rezultat fabricile de stele galactice, care stau în inimile clusterelor, încetinind până la oprire pe măsură ce materialul lor brut, care naște stelele este stins.
„Perturbarea afectează aportul și expulzarea gazului de către galaxii, ducând la modificări ale proceselor lor de formare a stelelor”, a spus Rudnick. „Deși poate exista o creștere temporară a formării stelelor, în aproape toate cazurile, aceasta duce în cele din urmă la o scădere a formării stelelor”.
Simulările echipei vor ajuta oamenii de știință să înțeleagă mai bine ciclul barionului, lucru care a fost evidențiat ca un subiect științific cheie pentru următorul deceniu de sondajul Astro2020 Decadal.
Cercetarea va include, de asemenea, divulgarea științifică pentru elevii de liceu din Kansas și New Jersey până în 2026. Aceasta va include echiparea școlilor cu 11 MacBook Pro pentru a permite studenților să se implice în proiectul de cercetare.
Postat inițial pe Space.com.