Galaksi Oluşma Ve Evrim

Oluşma ve evrim
Galaksilerin ortaya çıkma ve evrimlerinin incelenmesi bir bakıma galaksilerin nasıl meydana geldikleri ve evren tarihinde nasıl bir evrim yolu izledikleri sorularının yanıtlanması girişimleridir Bu alandaki bazı teoriler geniş ölçüde kabul görmekle birlikte, bu alan astrofizikte halen ilerlemeler bekleyen etkin (araştırmaların sürdüğü) bir alandır
Oluşma




Karanlık maddenin 520 milyon ışık yılı uzaklıktaki ve 100 milyon ışık yılı kalınlıktaki bir uzay dilimindeki dağılımı Kümeler rastgele değil, bir yapıdaki teller ya da ipliksiler gibi dizilmişlerdir Bu koordinat sisteminde Coma (Saç), Virgo (Başak) ve Perseus (Kahraman) kümeleri işaretlenmiştir


Evrenin halihazırdaki erken modelleri Big Bang kuramına dayanmaktadır Big Bang olayının başlangıcından 300000 yıl sonra hidrojen ve helyum atomları rekombinasyon denilen bir olayla oluşmaya başladılar Bu dönemde hemen hemen tüm hidrojen nötrdü (iyonize olmamış), ışığı kolaylıkla soğurabilir haldeydi ve yıldızlar henüz oluşmamışlardı Dolayısıyla bu döneme Karanlık Çağlar adı verilir Yoğunluk kararsızlıklarının (ya da anizotropik düzensizliklerinin) olduğu bu ilk maddede büyük yapılar belirmeye başladılar Baryonik madde kütleleri karanlık maddenin soğuk halelerinde yoğunlaşmaya başladılar[68] Bu ilk yapılar sonradan, günümüzde gördüğümüz galaksiler haline geleceklerdi
Galaksilerin bu erken durumuna ilişkin kanıt 2006'da IOK-1 galaksisinin keşfedilmesiyle elde edildi Bu galaksi 696 gibi olağan-dışı yüksek bir kırmızıya kayma içerisindeydi ki, bu da Büyük Patlama başlangıcından 750 milyon yıl sonra meydana geldiğini gösteriyor ve şimdiye dek gözlemlenenler içinde en uzak ve en eski galaksi olduğunu ortaya koyuyordu[69] Her ne kadar bazı bilim insanları Abell 1835 IR1916 gibi başka gök cisimlerinin IOK-1'den daha yüksek bir kırmızıya kayma içerisinde olduğunu ileri sürmüşlerse de, şimdilik genel kabul, yaşı ve bileşimi bakımından IOK-1'e öncelik vermektedir Böyle öngalaksiların (protogalaksi) varlığı, bunların Karanlık Çağlar denilen dönemde oluşmuş olabilecekleri fikrini akla getirmektedir[68]
Bu tür erken galaksi oluşumlarının ortaya çıkış süreci astronomide henüz tartışmaya açık temel meselelerden birini oluşturmaktadır Bu konuya ilişkin teoriler iki kategoride ele alınabilir:

"Yukarıdan aşağı teorileri"ne göre, öngalaksiler yaklaşık yüz milyon yıl süren büyükölçekli ve eşzamanlı bir çökmeyle oluşmuşlardır Bu teorilere ilişkin modellerden biri kısa adıyla ELS (Eggen-Lynden-Bell-Sandage) modeli olarak bilinir[70]


"Aşağıdan yukarı teorileri"ne göre, önce küresel yıldız kümesi gibi küçük yapılar oluşmuş, bu küçük yapılar da birleşerek galaksileri meydana getirmişlerdir[71] Bu teorilere ilişkin modellerden biri kısa adıyla SZ (Searle-Zinn) modeli olarak bilinir

Bu teoriler artık büyük karanlık madde halelerinin muhtemel varlığını da hesaba katarak yeniden düzenlenmek durumundadır Öngalaksiler oluşmaya ve büzülmeye başladıktan sonra, bunlarda ilk hale yıldızları (Popülasyon III yıldızları, III kuşak yıldızlar) ortaya çıkmışlardır Bu yıldızlar tümüyle hidrojen ve helyumdan meydana gelmiş büyük yıldızlardı Bu iri yıldızlar yakıt rezervlerini hızla tüketip süpernovalar haline geldiler ve yıldızlararası ortama ağır elementler saldılar[72] Bu "ilk kuşak yıldızları" çevredeki nötr hidrojeni iyonize ederek, uzayda ışığın yolculuk etmesine olanak veren oluşumlar yarattılar[73]
Evrim




Yeni oluşmuş bir galaksi olduğu düşünülen I Zwicky 18 (aşağıda, solda)


Bir galaksinin oluşmasını sağlayıcı anahtar yapılar, Big Bang'ın başlangıcına kıyasla, bir milyar yıl içinde ortaya çıkmışlardır Bunlar küresel yıldız kümeleri, dev kara delikler ve II kuşak (yaşlı) yıldızlarından oluşan galaktik "karın"dır Öyle görünüyor ki, dev kara delikler, galaksilerin büyümelerinin düzenlenmesinde anahtar bir rol oynamışlardır[74] Bu erken dönemde galaksiler büyük ölçüde yıldız doğumları yaşamışlardır[75]
Sonraki iki milyar yıl sırasında, biriken madde galaktik disk içine yerleşmiştir[76] Bir galaksi, yaşamı boyunca, kendine yüksek hız bulutları ve cüce galaksilerden çektiği maddeleri katar[77] Bu maddeler çoğunlukla hidrojen ve helyumdur Yıldızların doğum-ölüm çevrimi, yavaş yavaş ağır elementlerin salınmasını artırır ki, bu, sonradan gezegenlerin oluşmasına imkan sağlayacaktır[78]
Çarpışmalarının ve kütleçekimsel etkileşimlerinin galaksilerin evrimi üzerinde hatırı sayılır bir etkisi vardır Erken dönemde galaksi birleşmeleri daha yaygındı ve galaksilerin çoğu, biçimleri bakımından "tuhaf galaksiler" (İng peculiar galaxy) sınıfındaydılar[79] Yıldızlar arasındaki uzaklık yeterince büyük olduğundan, çarpışan galaksilerdeki yıldızlar bu çarpışmadan etkilenmezler, yani galaksilerin kendileri gibi değişikliğe uğramazlar Bununla birlikte, spiral kolları oluşturan gaz ve tozun kütleçekim etkisiyle sıyrılması, "gelgit kuyruğu" denilen bir yıldız zincirinin meydana gelmesine neden olur Bu tür oluşumların örnekleri NGC 4676[80] ve Antenler Galaksisi[81] adıyla bilinen çarpışan galaksilerde görülebilir




NGC 4676, çarpışmak üzere olan iki galaksi (Fare Galaksileri) Fotoğraf Hubble Uzay Teleskobu tarafından çekilmiştir






Sarımsı galaksilerden oluşan Abell 1689 galaksi kümesi, Hubble Uzay Teleskobu


Bu tür bir etkileşimin bir örneği de Samanyolu Galaksisi ile komşusu Andromeda Galaksisi'dır Her iki galaksi birbirlerine 130 km/s hızla yaklaşmaktadır ve hızlarını etkileyen yan hareketler gözardı edilirse, yaklaşık 5-6 milyar yıl sonra çarpışacaklardır[82] Samanyolu Galaksisi daha önce hiç bu kadar büyük bir galaksi ile çarpışmamış olsa da, daha önce cüce galaksiler ile çarpışmış olduğuna ilişkin kanıtlar artmaktadır Böyle büyük ölçekli çarpışmalar nadirdir ve zaman geçtikçe böyle iki denk galaksinin birleşmesi daha nadir hale gelmektedir[82] Parlak galaksilerin çoğu ömürlerinin son milyar yıllarında böyle kökten bir değişikliğe uğramazlar[83]
Gelecek
İlkel yıldızın çökmesiyle meydana gelen yıldızlar, evrimleri boyunca kütlelerinin büyük bir kısmını yıldızlararası ortama atarak beyaz cüce, nötron yıldızı veya bir kara delik olarak evrimlerine son verirler Günümüzde yıldız doğumlarının çoğu serin gazın pek tükenmemiş olduğu küçük galaksilerde meydana gelmektedir[79] Samanyolu Galaksisi gibi sarmal galaksiler, spiral kollarındaki yıldızlararası yoğun hidrojen moleküler bulutlarına sahip oldukları sürece yalnızca yeni kuşak yıldızlar üretirler[84] Bu gazdan artık yoksun olduklarından eliptik galaksiler ise yeni yıldızlar üretemezler[85] Mevcut hidrojen rezervleri yıldızlarca tüketilip ağır elementlere dönüştürüldüğünde yeni yıldız doğumları meydana gelemez[86] Yıldızları yaşlandıkça galaksinin parlaklığı da giderek azalır
İçinde bulunduğumuz yıldız oluşum çağının yüz milyar yıl süreceği tahmin edilmektedir Kızıl cüceler gibi çok daha küçük ve giderek soluklaşan yaşlı yıldızların olacağı sonraki yıldız çağının 10-100 trilyon yıl süreceği düşünülmektedir Bu "yıldız çağı"nın sonunda galaksiler şu sıkışık cisimlerden ibaret olacaklardır: Kahverengi cüceler, beyaz cüceler (soğumuş kara cüceler), nötron yıldızları ve kara delikler Ardından kütleçekimsel gevşemenin sonucu olarak tüm yıldızlar kara deliklere düşecekler ya da çarpışmalar sonucunda galaksilerarası uzaya fırlatılacaklardır[86][87]

Kaynak : Wikipedia