Για σχεδόν έναν αιώνα, οι αστρονόμοι έχουν καταλάβει ότι το Σύμπαν βρίσκεται σε κατάσταση επέκτασης. Αυτό είναι συνέπεια της Γενικής Σχετικότητας, και ο ρυθμός με τον οποίο επεκτείνεται είναι γνωστός ως η σταθερή του Χαμπλ - πήρε το όνομά του από τον άνθρωπο που παρατήρησε για πρώτη φορά τα φαινόμενα. Ωστόσο, οι αστρονόμοι έμαθαν επίσης ότι με τις δομές μεγάλης κλίμακας του Σύμπαντος, οι γαλαξίες και τα σμήνη κινούνται επίσης πιο κοντά και σε σχέση μεταξύ τους.
Για δεκαετίες, οι αστρονόμοι επιδίωξαν να παρακολουθήσουν πώς έγιναν αυτά τα κινήματα κατά τη διάρκεια της κοσμικής ιστορίας. Και χάρη στις προσπάθειες της διεθνούς ομάδας αστρονόμων, έχει δημιουργηθεί μέχρι σήμερα ο πιο λεπτομερής χάρτης των τροχιών των γαλαξιών που βρίσκονται στο Virgo Supercluster. Αυτός ο χάρτης περιλαμβάνει τις προηγούμενες κινήσεις σχεδόν 1.400 γαλαξιών εντός 100 εκατομμυρίων ετών φωτός χώρου, δείχνοντας πώς έχει αλλάξει η κοσμική γειτονιά μας.
Η μελέτη στην οποία αναλύθηκαν πρόσφατα η έρευνά τους εμφανίστηκε Η Αστροφυσική Εφημερίδα με τον τίτλο «Δυναμική δράσης του τοπικού Supercluster». Με επικεφαλής τον Edward J. Shaya του Πανεπιστημίου του Μέριλαντ, η ομάδα περιελάμβανε μέλη από το Ινστιτούτο Αστρονομίας του UH, το Ινστιτούτο Φυσικής Racah στην Ιερουσαλήμ και το Ινστιτούτο Έρευνας των Θεμελιωδών Νόμων του Σύμπαντος (IRFU) στο Παρίσι.
Για χάρη της μελέτης τους, η ομάδα χρησιμοποίησε δεδομένα από τις έρευνες CosmicFlows, μια σειρά τριών μελετών που υπολόγισαν την απόσταση και την ταχύτητα των γειτονικών γαλαξιών μεταξύ 2011 και 2016. Αρκετά μέλη της ομάδας μελέτης συμμετείχαν σε αυτές τις έρευνες, τις οποίες στη συνέχεια σε συνδυασμό με άλλες εκτιμήσεις πεδίου απόστασης και βαρύτητας για την κατασκευή μιας μελέτης μαζικής ροής του Virgo Supercluster.
Από αυτό, κατάφεραν να δημιουργήσουν μοντέλα υπολογιστών που καταγράφουν τις κινήσεις σχεδόν 1.400 γαλαξιών εντός 100 εκατομμυρίων ετών φωτός και κατά τη διάρκεια 13 δισεκατομμυρίων ετών (μόλις 800 εκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang). Όπως εξήγησε ο Brent Tully, αστρονόμος στο Ινστιτούτο Αστρονομίας του UH και συν-συγγραφέας της μελέτης, σε ένα δελτίο τύπου του UH:
«Για πρώτη φορά, δεν βλέπουμε μόνο τη λεπτομερή δομή του Τοπικού Υπερκαλλιεργητή γαλαξιών μας, αλλά βλέπουμε πώς εξελίχθηκε η δομή κατά την ιστορία του σύμπαντος. Μια αναλογία είναι η μελέτη της τρέχουσας γεωγραφίας της Γης από την κίνηση των τεκτονικών πλακών ».
Αυτό που βρήκαν ήταν ότι τα μοντέλα τους ταιριάζουν με την τρέχουσα ταχύτητα ροής, πράγμα που σημαίνει ότι οι δομές και οι ταχύτητες που παρατηρούσαν στα μοντέλα τους ταιριάζουν με αυτό που έχει παρατηρηθεί από τους γαλαξίες σήμερα. Προσδιόρισαν επίσης ότι εντός της περιοχής του χώρου που χαρτογράφησαν, ο κύριος βαρυτικός ελκυστήρας είναι το σύμπλεγμα της Παρθένου - το οποίο βρίσκεται περίπου 50 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά και περιέχει μεταξύ 1300 και 2000 γαλαξιών.
Επιπλέον, η μελέτη τους έδειξε ότι περισσότεροι από χίλιοι γαλαξίες έχουν πέσει στο σύμπλεγμα της Παρθένου τα τελευταία 13 δισεκατομμύρια χρόνια, ενώ όλοι οι γαλαξίες εντός 40 εκατομμυρίων ετών φωτός από το σύμπλεγμα θα καταληφθούν τελικά. Προς το παρόν, ο Γαλαξίας βρίσκεται ακριβώς έξω από αυτήν τη ζώνη σύλληψης, αλλά τόσο ο Γαλαξίας όσο και ο Γαλαξίας Andromeda προορίζονται να συγχωνευθούν τα επόμενα 4 δισεκατομμύρια χρόνια.
Μόλις το κάνουν, η μοίρα του προκύπτοντος μαζικού γαλαξία θα είναι παρόμοια με τους υπόλοιπους γαλαξίες στην περιοχή μελέτης. Αυτό ήταν ένα άλλο από τη μελέτη, όπου η ομάδα διαπίστωσε ότι αυτά τα γεγονότα συγχώνευσης είναι απλώς μέρος ενός ευρύτερου μοτίβου. Βασικά, εντός της περιοχής του χώρου που παρατήρησαν, υπάρχουν δύο γενικά σχήματα ροής. Μέσα σε ένα ημισφαίριο αυτής της περιοχής, όλοι οι γαλαξίες - συμπεριλαμβανομένου του Γαλαξία - πηγαίνουν προς ένα ενιαίο επίπεδο φύλλο.
Ταυτόχρονα, κάθε γαλαξίας σε όλο τον όγκο του χώρου κινείται προς ελκυστήρες βαρύτητας που βρίσκονται πολύ πέρα από την περιοχή της μελέτης. Καθόρισαν ότι αυτές οι εξωτερικές δυνάμεις δεν είναι άλλες από το Centaurus Supercluster - ένα σύμπλεγμα εκατοντάδων γαλαξιών, που βρίσκονται περίπου 170 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά στον αστερισμό του Κενταύρου - και τον Μεγάλο Ελκυστήρα.
Το Great Attractor βρίσκεται 150 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά και είναι μια μυστηριώδης περιοχή που δεν μπορεί να δει λόγω της θέσης του (στην αντίθετη πλευρά του Γαλαξία). Ωστόσο, εδώ και δεκαετίες, οι επιστήμονες γνωρίζουν ότι ο γαλαξίας μας και άλλοι κοντινοί γαλαξίες κινούνται προς αυτόν. Η περιοχή είναι επίσης ο πυρήνας του Laniakea Supercluster, μιας περιοχής που εκτείνεται σε περισσότερα από 500 εκατομμύρια έτη φωτός και περιέχει περίπου 100.000 μεγάλους γαλαξίες.
Με λίγα λόγια, ενώ το Σύμπαν βρίσκεται σε κατάσταση επέκτασης, η δυναμική των γαλαξιών και των συσπειρώσεων γαλαξιών υποδεικνύει ότι εξακολουθούν να έλκονται σε αυστηρότερες δομές. Στην κοσμική γειτονιά μας, ο κύριος ελκυστήρας είναι σαφώς το σύμπλεγμα της Παρθένου, το οποίο επηρεάζει όλους τους γαλαξίες σε ακτίνα 40 εκατομμυρίων ετών φωτός. Πέρα από αυτό, είναι ο Centaurus Supercluster και ο Μεγάλος Ελκυστήρας (ως μέρος του μεγαλύτερου Laniakea Supercluster) που τραβάει τις χορδές μας.
Χαρτογραφώντας αυτήν τη διαδικασία έλξης που λαμβάνει χώρα τα τελευταία 13 δισεκατομμύρια χρόνια, οι αστρονόμοι και οι κοσμολόγοι μπορούν να δουν πώς εξελίχθηκε το Σύμπαν μας κατά τη διάρκεια της πλειοψηφίας της ιστορίας του. Με την πάροδο του χρόνου και βελτιωμένα όργανα που μπορούν να κοιτάξουν ακόμη πιο βαθιά στον Κόσμο (όπως το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb) αναμένεται να είμαστε σε θέση να διερευνήσουμε ακόμη περισσότερο την αρχή του Κόσμου.
Η χαρτογράφηση του τρόπου με τον οποίο το Σύμπαν έχει αλλάξει με την πάροδο του χρόνου, όχι μόνο επιβεβαιώνει τα κοσμολογικά μοντέλα μας και επαληθεύει τις κυρίαρχες θεωρίες για το πώς συμπεριφέρεται η ύλη στη μεγαλύτερη κλίμακα (δηλ. Γενική Σχετικότητα). Επιτρέπει επίσης στους επιστήμονες να προβλέψουν το μέλλον του Σύμπαντός μας με ένα δίκαιο βαθμό βεβαιότητας, μοντελοποιώντας πώς οι γαλαξίες και οι υπερκαυστήρες τελικά θα ενώνονται για να σχηματίσουν ακόμη μεγαλύτερες δομές.
Η ομάδα δημιούργησε επίσης ένα βίντεο που δείχνει τα αποτελέσματα της μελέτης τους, καθώς και ένα διαδραστικό μοντέλο που επιτρέπει στους χρήστες να εξετάσουν το πλαίσιο αναφοράς από πολλά πλεονεκτήματα. Φροντίστε να δείτε το παρακάτω βίντεο και κατευθυνθείτε προς τη σελίδα UH για να αποκτήσετε πρόσβαση στο διαδραστικό τους μοντέλο.
