Galaktiniai zombiai blaškosi kosmose ir atsisako mirti

Žiūrint kosminiu masteliu, galaktikų gyvenimas primena žmogaus: iš pradžių jos būna mažos, paskui auga, darosi stipresnės ir produktyvesnės, o galiausiai, išbaigusios energijos atsargas, susitraukia ir miršta.

Bet nauji tyrimai, praėjusią savaitę pristatyti Amerikos astronomijos draugijos (AAS) susitikime Seattle, rodo, kad yra daugiau, nei vienas būdas nužudyti galaktiką – ir jos ne visada lieka mirusios.

Kitaip, nei su žmonėmis, kanibalizmas yra varomoji galaktikų gyvenimo ciklo jėga. Gravitacija sutraukia mažesnes galaktikas ir šios suformuoja didesnes. Tada didesniosios – taip pat ir mūsiškis Paukščių Takas – toliau šlamščia į jos gniaužtus pakliuvusias mažesnes galaktikas.

Tokie susiliejimai atsiliepia galaktikos sveikatai ir išvaizdai. Geriausiais savo metais galaktikos būna panašios į mūsų galaktiką: pagrindinėse spiralėse pilna jaunų žvaigždžių, ir jų atsiradimo tempas žvalus. Bet galiausiai kažkas jas išjungia ir galaktikos virsta kupinais senų žvaigždžių sferiniais pūzrais.

Neaišku, kaip tai nutinka. Ar tai vyksta greitai, kaip iš netikro Šventojo gralio atsigėręs tyrinėtojas pavirsta dulkėmis Indiana Jones filme? O gal vyksta taip lėtai, kad pati galaktika net nesuvokia mirštanti?

Ilgai populiariausias senėjimo proceso įtariamasis buvo susijungimas: dvi kupinos dujų spiralinės galaktikos susiduria ir suformuoja naują, kurioje sutrikdyta elegantiška žvaigždžių struktūra. Astronomai jaunas spiralines galaktikas vadina „mėlynomis“, dėl jaunų žvaigždžių spalvos, o senas ir gumbuotas „raudonomis ir mirusiomis“ (red and dead), nes senų žvaigždžių spalva rausva.

Tad lieka pereinamoji zona tarp mėlynų ir raudonų galaktikų, vadinamasis „žalias slėnis“, iš dalies dėl to, kad žalios šviesos energija yra tarp mėlynos ir raudonos, nors pačios žvaigždės neatrodo žalios.

„Žaliajame slėnyje netvarka,“ sako Daniel McIntosh iš Missouri-Kansas City universiteto. „Tai lyg visokiausių procesų troškinys. Turime bendrą paveikslą, kad galaktikos sendamos darosi vis raudonesnės, bet kaip?“

Žinome, kad žalioms galaktikoms bendras vienas dalykas: joms baigiasi dujos. Užuomina, kas gali vykti, pasiekia iš jų centre esančių juodųjų bedugnių (JB). Jeigu JB aktyviai siurbia medžiagą, ji gali išsviesti galingus vėjus ir radiacijos srautus, aršiai išstumiančius dujas iš galaktikos. Astronomai jau seniai pastebėjo, kad galaktikos, turinčios aktyvias JB, susitelkusios žaliajame slėnyje.

„Tad keletą metų tai buvo maždaug „a, suprantama, tai viską paaiškina!““, sako Kevinas Schawinski'is iš ETH Zurich Šveicarijoje, piliečių mokslo projekto Galaxy Zoo įkūrėjas.

Bet jis suvokė, kad galaktika nebūtinai turi pasikeisti iš spiralės į debesį, kad pakeistų savo žvaigždžių formaciją. Naudodamas Galaxy Zoo duomenis, jis su kolegomis parodė, kad per žaliąjį slėnį veda du keliai: greitas išsijungimas ir lėtas blėsimas (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, doi.org/x7m).

Greitai mirštančios galaktikos tikriausiai gauna niuksą iš centrinės JB. Schawinski'is su kolegomis radioteleskopu Nyderlanduose stebėjo keturias žaliojo slėnio galaktikas, kurių spalva rodo, jog jų amžius šiek tiek skiriasi, tad galima jas išrikiuoti nuo jauniausios iki seniausios.

AAS pristatytuose radiovaizduose dujų debesys iš galaktikos skrieja maždaug milijoną metų – gana trumpai galaktikos masteliu. Vienas iš jų atspindi centrinės JB srautus, idealiai išsirikiavusius su išsviedžiamų dujų debesimis.

„JB daugiau nieko neveikia, ji rami, tačiau rodo aktyvių jos srautų praeitį,“ paaiškina Schawinski'is. Nors tai neįrodo, kad dujas išspyrė JB, tačiau į tai labai panašu.

Lėtasis kelias per žaliąjį slėnį subtilesnis. Kartais galaktikai paprasčiausiai baigiasi dujos, arba dujos tampa per karštos, kad galėtų formuoti naujas žvaigždes. Jos išlaiko jaunatvišką spiralės formą, bet žvaigždžių formavimasis jose per milijardus metų slopsta.

„Tokias vadiname galaktikomis zombiais,“ sako Schawinski'is. „Jos jau mirusios, tačiau to dar nežino ir gyvuoja toliau.“ Tokia galaktika gali būti netgi Paukščių Takas, nors būnant viduje, sunku tai nustatyti. Pasak Schawinski'io, artimiausia kaimyninė galaktika, Andromeda, tikriausiai yra zombis.

Paskutinis kvėptelėjimas

Dalis galaktikų atsisako keliauti kuriuo nors iš šių kelių. 2011 m., Katherine Alatalo iš Kalifornijos technologijų universiteto su kolegomis rado galaktiką NGC 1266, kuri, sprendžiant iš jos formos ir spalvos, yra sena, tačiau turi daug vandenilio ir molekulinio deguonies, kas paprastai rodo žvaigždžių formavimąsi. Joje taip pat stebėtas dujų judėjimas nuo centrinės JB.

„Tai nepanašu į nieką, ką esame matę mūsų galaktikoje,“ tvirtina Alatalo. „Ji keitėsi neakivaizdžiu būdu – tačiau ji buvo sena.“

Alatalo mano, kad buvo užfiksuota NGC 1266 agonija. Ji jau baiginėjo savo dienas, kai susidūrimas su maža galaktika pabaigė darbą. Susijungimo smūgis pastūmė dujas į vidurį, kur centrinė JB jas atmušė, išsviesdama dujas greičiau, nei gravitacija spėjo iš jų suformuoti žvaigždes, (arxiv.org/abs/1410.4556).

AAS Alatalo pristatė visiškai naujas galaktikas, parinktas iš kitų dangaus stebėjimų (The Astrophysical Journal Letters, doi.org/x7n). „Manome, užklupome jas pačiame persitvarkymo smaigalyje,“ sako ji. „Jos primena žmones filmuose, kurie išvarpyti kulkų, paskutinį kartą meta nuostabos kupiną žvilgsnį ir krenta ant žemės.“

Bet netgi raudonos ir mirusios galaktikos nebūtinai yra mirusios. Mažos, turinčios daug dujų galaktikos suvalgymas suteikia jaunų žvaigždžių pliūpsnį ir gali paleisti trumpą jaunų žvaigždžių formavimosi antplūdį, prikeliantį pagrindinę galaktiką iš kapo duobės.

„Raudonos ir mirusios galaktikos gali laikinai grįžti į žaliąjį slėnį ir vėl iš jo išskrieti,“ sako McIntosh.

Taip pat AAS, Sirio Belli iš Kalifornijos technologijų universiteto pateikė įrodymus, kad galaktikos gali augti net nustojusios gaminti naujas žvaigždes. Jis pabrėžė, kad vietinėje visatoje matomos mirusios galaktikos yra didesnės už tolimas, ankstesnes. Tai reiškia viena iš dviejų, sako jis: arba gretimos mirusios galaktikos mirė neseniai, tad turėjo daugiau laiko augti, arba jos augo ir baigusis žvaigždžių formavimosi laikams, galbūt susijungdamos su mažesnėmis galaktikomis.

Siekdamas išskirti šias dvi galimybes, Belli'is išsiaiškino tolimų mirusių galaktikų amžių Keck teleskope Havajuose įrengtu nauju spektrografu, kuriuo buvo galima pažvelgti į tolesnę kosmoso praeitį ir išmatavo jų fizinį dydį, naudodamas Hubble kosminiu teleskopu padarytus atvaizdus.

Jis išsiaiškino, kad jaunesnės galaktikos yra didesnės, taigi, turi daugiau laiko augti prieš mirtį. Bet tai paaiškina tik maždaug pusę jo stebėtų pomirtinių padidėjimų. Jis taip pat išsiaiškino, kad ankstyvojoje visatoje didelė dalis augimo vyko pernelyg greitai, kad tai būtų galima paaiškinti susijungimais. Tikroji šių galaktikų prigimtis lieka paslaptimi.

Mūsų galaktikos ateitis kiek aiškesnė. Esame mes vaikštantys zombiai ar ne, Paukščių Takas susidurs su Andromedos galaktika maždaug po 4 milijardų metų. Kitų galaktikų susidūrimų stebėjimas padės išsiaiškinti ir savo lemtį.

Lisa Grossman
New Scientist № 3004