We Wszechświecie znanych jest wiele procesów, które mogą wpływać na morfologię galaktyki w trakcie jej życia. Uważa się, że procesy te różniły się ze względu na kosmiczną epokę głównie ze względu na środowisko w jakim znajdowała się galaktyka. W cieplejszym i gęstszym wczesnym Wszechświecie (co odpowiada dużym przesunięciom ku czerwieni) ewolucja galaktyk zdominowana była przez zderzenia, oddziaływania z innymi galaktykami oraz materią międzygalaktyczną. Procesy te są bardzo gwałtowne, dynamiczne i szybkie.
W późnym Wszechświecie (małe przesunięcia ku czerwieni) natomiast zderzenia są bardzo rzadkie i głównie zachodzą w gromadach galaktyk. W tym czasie galaktyki ewoluują powoli głównie w wyniku wewnętrznych procesów. Ten spokojny okres rozwoju uważa się, że prowadzi do powstawania stabilnych dysków galaktycznych, w których naturalnie mogą rozwinąć się poprzeczki. Dzięki poprzeczkom możliwa jest redystrybucja momentu pędu i skierowanie gazu w stronę centrum galaktyki.
Stosunek ilości galaktyk dyskowych posiadających poprzeczkę do tych, które jej nie posiadają nazywany jest frakcją poprzeczek. W naszym bliskim otoczeniu frakcja ta wynosi około 50%. Zrozumienie tego czy i jak zmieniał się ten stosunek w trakcie ewolucji Wszechświata jest ważne dla określenia procesów, które dominowały rozwój galaktyk we wczesnym Wszechświecie oraz od którego momentu galaktyki ewoluują głównie w wyniku wewnętrznych procesów.
Do zbadania ewolucji galaktyk naukowcy wykorzystali jedne z pierwszych wyników projektu Galaxy Zoo Hubble, który do pracy nad klasyfikacją galaktyk ze względu na ich morfologię zaprasza wolontariuszy z całego świata. Chętni mają za zadnie określić typ galaktyk, które widoczne są w danych pochodzących z przeglądu HST-COSMOS i znajdują się na przesunięciu ku czerwieni równym około z = 1. Próbka składa się z bardzo dużej liczby obiektów (największa do tej pory) i dzięki możliwościom przeglądu HST-COSMOS możemy spojrzeć jak ewoluuje frakcja poprzeczek ze względu na kosmiczną epokę.
Rysunki 1 i 2 przedstawiają wyniki tych badań, które pokazują, że frakcja poprzeczek spadła o około 15% w trakcie 4 miliardów lat. Ekstrapolując ten wynik na dalsze odległości (czyli większe wartości przesunięcia ku czerwieni) dojdziemy do momentu, w którym frakcja poprzeczek spada do zera, sugerując punkt w czasie, w którym zmienił się rodzaj ewolucji dysków galaktycznych, z bardzo gwałtownych zderzeń do spokojnych wewnętrznych procesów. Przyszłe obserwacje galaktyk na tym przesunięciu ku czerwieni są konieczne, aby potwierdzić czy te przewidywania są poprawne.
Dodatkowo naukowcy przyjrzeli się również jak zależy ewolucja frakcji poprzeczek od masy galaktyki. Okazało się, że największy spadek współczynnika widoczny jest w masywnych galaktykach (Rys. 2). Wynik ten pokazuje, że frakcja poprzeczek ewoluuje znacznie wolniej dla mniej masywnych galaktyk, sugerując tym samych, że ich rozwój zdominowany jest przez inne procesy. Możliwe, że formowanie się poprzeczek w przypadku mało masywnych galaktyk jest zakłócane działaniem innych procesów, lub poprzeczki w nich powstające są zupełnie innego typu.
Taki rodzaj ewolucji galaktyk był już rozważany w przypadku analogicznych obserwacji dla pobliskiego Wszechświata. Potwierdzenie tego wyniku na dalszych przesunięciach ku czerwieni, które było możliwe dzięki przeglądowi HST-COSMOS pozwala przypuszczać, że faktycznie coś za tym musi się kryć. Konieczne są zatem dalsze obserwacje, ale również silne wsparcie ze strony naukowców zajmujących się modelowaniem i symulacjami numerycznymi ewolucji galaktyk.
Czytaj więcej:
- Artykuł Galaxy Zoo: an independent look at the evolution of the bar fraction over the last eight billion years from HST-COSMOS jest dostępny na arXiv.org Na jego pierwszej stronie widnieje adnotacja, mówiąca, że "publikacja była możliwa dzięki udziałowi w projekcie Galaktyczne Zoo ponad 85 000 wolontariuszy." Na stronie http://authors.galaxyzoo.org znajdują się indywidualne podziękowania.
Źródło: Hubert Siejkowski | astrobites.org
Na zdjęciu: Galaktyka z poprzeczką na przesunięciu ku czerwieni z = 0.979, którą zaobserwowano w ramach przeglądu HST-COSMOS.
(Tekst ukazał się pierwotnie w Serwisie edukacyjnym PTA Orion, którego zasoby zostały włączone do portalu Urania)
