Η κατανόηση του πώς έγινε το Σύμπαν είναι μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις του να είσαι αστροφυσικός. Δεδομένου του τεράστιου μεγέθους του παρατηρήσιμου Σύμπαντος (46,6 δισεκατομμύρια έτη φωτός) και της εκπληκτικής ηλικίας (13,8 δισεκατομμύρια έτη), αυτό δεν είναι εύκολο έργο. Ωστόσο, οι τρέχουσες παρατηρήσεις, υπολογισμοί και προσομοιώσεις υπολογιστών επέτρεψαν στους αστροφυσικούς να μάθουν πολλά για το πώς οι γαλαξίες και οι μεγαλύτερες δομές έχουν αλλάξει με την πάροδο του χρόνου.
Για παράδειγμα, μια πρόσφατη μελέτη από μια ομάδα από το Πανεπιστήμιο του Κεντάκι (ΗΒ) αμφισβήτησε τις προηγούμενες ιδέες για το πώς ο γαλαξίας μας έχει εξελιχθεί για να γίνει αυτό που βλέπουμε σήμερα. Με βάση τις παρατηρήσεις του αστρικού δίσκου του Γαλαξία, ο οποίος προηγουμένως θεωρήθηκε ομαλός, η ομάδα βρήκε στοιχεία ασύμμετρων κυματισμών. Αυτό δείχνει ότι στο παρελθόν, ο γαλαξίας μας μπορεί να είχε διαμορφωθεί από αρχαίες επιπτώσεις.
Η μελέτη, με τίτλο «Γαλαξία Τομογραφία με K και M Dwarf Stars: The Vertical Structure of the Galactic Disk», εμφανίστηκε πρόσφατα στο Η Αστροφυσική Εφημερίδα. Με επικεφαλής τον Deborah Ferguson, απόφοιτο του Ηνωμένου Βασιλείου το 2016, η ομάδα αποτελούνταν από την καθηγήτρια Susan Gardner - από το Κολλέγιο Τεχνών και Επιστημών του Ηνωμένου Βασιλείου - και τον Brian Yanny, αστροφυσικό από το Fermilab Center for Particle Astrophysics (FCPA).
Αυτή η μελέτη εξελίχθηκε από την ανώτερη διατριβή του Ferguson, η οποία εποπτεύτηκε από τον καθηγητή Gardner. Εκείνη την εποχή, ο Φέργκιουσον επεδίωξε να επεκταθεί σε προηγούμενη έρευνα των Γκάρντνερ και Γιάνυ, οι οποίοι προσπάθησαν επίσης να κατανοήσουν την παρουσία κυματισμών στον αστρικό δίσκο του γαλαξία μας. Για χάρη αυτής της νέας μελέτης, η ομάδα βασίστηκε σε δεδομένα που ελήφθησαν από το τηλεσκόπιο 2.5m του Sloan Digital Sky Survey (SDSS), που βρίσκεται στο Παρατηρητήριο Apache Point στο Νέο Μεξικό.
Αυτό επέτρεψε στην ομάδα να εξετάσει τη χωρική κατανομή 3,6 εκατομμυρίων αστεριών στον Γαλαξία μας, από την οποία επιβεβαίωσαν την παρουσία ασύμμετρων κυματισμών. Αυτοί, ισχυρίζονται, μπορούν να ερμηνευθούν ως απόδειξη των αρχαίων επιπτώσεων του Γαλαξία - με άλλα λόγια, ότι αυτοί οι κυματισμοί προήλθαν από την επαφή του γαλαξία μας με άλλους γαλαξίες στο παρελθόν.
Αυτά θα μπορούσαν να περιλαμβάνουν μια συγχώνευση μεταξύ του Γαλαξία και του Νάνος γαλαξία του Τοξότη πριν από περίπου 0,85 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, καθώς και την τρέχουσα συγχώνευση του γαλαξία μας με τον Γαλαξία νάνου Canis Major. Όπως εξήγησε ο καθηγητής Gardner σε πρόσφατο δελτίο τύπου στο Ηνωμένο Βασίλειο:
«Αυτές οι επιπτώσεις πιστεύεται ότι ήταν οι« αρχιτέκτονες »του κεντρικού μπαρ και των σπειροειδών βραχιόνων του Γαλαξία. Ακριβώς όπως οι κυματισμοί στην επιφάνεια μιας ομαλής λίμνης υποδηλώνουν τη διέλευση ενός απομακρυσμένου ταχύπλοου σκάφους, ψάχνουμε για αναχωρήσεις από τις συμμετρίες που θα περιμέναμε στις διανομές των αστεριών να βρουν στοιχεία για αρχαίες επιπτώσεις. Έχουμε βρει εκτεταμένες αποδείξεις για το σπάσιμο όλων αυτών των συμμετριών και έτσι δημιουργούμε την υπόθεση για το ρόλο των αρχαίων επιπτώσεων στη διαμόρφωση της δομής του Γαλαξία μας. "
Όπως σημειώθηκε, η προηγούμενη δουλειά του Γκάρντνερ έδειξε επίσης ότι όταν συμμετείχε η συμμετρία των αστεριών στο βορρά / νότο στο δίσκο του Γαλαξία, υπήρχε μια κάθετη «κυμάτωση». Με άλλα λόγια, ο αριθμός των αστεριών που βρίσκονται πάνω ή κάτω από τον αστρικό δίσκο θα αυξανόταν από τη μία δειγματοληψία στην άλλη όσο πιο μακριά έβλεπαν από το κέντρο του γαλαξιακού δίσκου. Αλλά χάρη στα πιο πρόσφατα δεδομένα που έλαβε το SDSS, η ομάδα είχε ένα πολύ μεγαλύτερο δείγμα για να βασίσει τα συμπεράσματά τους.
Και τελικά, αυτά τα ευρήματα επιβεβαίωσαν τις παρατηρήσεις που έγιναν από τους Ferguson και Lally, και επίσης έδειξαν στοιχεία ασυμμετρίας στο επίπεδο του γαλαξιακού δίσκου. Όπως εξήγησε ο Φέργκιουσον:
«Έχοντας πρόσβαση σε εκατομμύρια αστέρια από το SDSS μας επέτρεψε να μελετήσουμε τη γαλαξιακή δομή με έναν εντελώς νέο τρόπο, σπάζοντας τον ουρανό σε μικρότερες περιοχές χωρίς απώλεια στατιστικών. Ήταν απίστευτο βλέποντας αυτό το έργο να εξελίσσεται και τα αποτελέσματα προκύπτουν καθώς σχεδιάσαμε τις αστρικές πυκνότητες και είδαμε ενδιαφέροντα μοτίβα στο ίχνος. Καθώς γίνονται περισσότερες μελέτες σε αυτόν τον τομέα, είμαι ενθουσιασμένος που βλέπω τι μπορούμε να μάθουμε για τη δομή του γαλαξία μας και τις δυνάμεις που βοήθησαν στη διαμόρφωσή του. "
Η κατανόηση του πώς εξελίχθηκε ο γαλαξίας μας και του ρόλου που έπαιξε ο αρχαίος αντίκτυπος είναι απαραίτητος για την κατανόηση της ιστορίας και της εξέλιξης του Σύμπαντος στο σύνολό του. Και εκτός από το ότι μας βοηθούν να επιβεβαιώσουμε (ή να ενημερώσουμε) τα τρέχοντα κοσμολογικά μοντέλα μας, μελέτες όπως αυτή μπορούν επίσης να μας πουν πολλά για το τι βρίσκεται στο αποθεματικό για τον γαλαξία μας δισεκατομμύρια χρόνια από τώρα.
Για δεκαετίες, οι αστρονόμοι ήταν της άποψης ότι σε περίπου 4 δισεκατομμύρια χρόνια, ο Γαλαξίας θα συγκρουστεί με την Ανδρομέδα. Αυτό το συμβάν είναι πιθανό να έχει τεράστιες επιπτώσεις, που οδηγούν στη συγχώνευση των δύο μεγάλων μαύρων τρυπών του γαλαξία, των αστρικών συγκρούσεων και των αστεριών. Ενώ είναι αμφίβολο ότι η ανθρωπότητα θα είναι κοντά σε αυτήν την εκδήλωση, θα ήταν ακόμη χρήσιμο να γνωρίζουμε πώς αυτή η διαδικασία θα διαμορφώσει τον γαλαξία μας και το τοπικό Σύμπαν.
