Спиральные галактики, подобные нашей, могут превращаться в нечеткие шарики, и теперь мы знаем, как это сделать
Не все галактики устроены одинаково.
Есть эффектные сверкающие спирали с изящными рукавами, изящно изгибающимися в космос. Имеются мелкие нечеткие пятна. Есть странные кольца с полыми центрами или расплывчатые, тусклые скопления звезд, которые совсем не похожи на галактики.
Как галактики становятся такими, какие они есть, остается загадкой. Но новое исследование дало некоторые ответы.
Используя нейронную сеть, группа австралийских ученых обнаружила, как хорошо структурированные спиральные галактики превращаются в нечеткие, невыразительные линзовидные и эллиптические галактики, о которых не приходится говорить о структурах рукавов.
В частности, исследование проливает свет на ранее необъяснимое странное явление, известное как соотношение морфологии и плотности: одинокие галактики, свисающие сами по себе, как Млечный Путь, скорее всего, представляют собой спирали, в то время как галактики в скоплениях имеют тенденцию быть линзообразными или эллиптическими.
«Мы обнаружили, что когда мы собираем большое количество галактик, происходит несколько разных вещей», – говорит астроном Джоэл Пфеффер из Университета Западной Австралии. Международный центр радиоастрономических исследований (ICRAR).
«Спиральные рукава галактик очень хрупкие, и по мере увеличения плотности в скоплениях галактик спиральные галактики начинают терять свой газ. Эта потеря газ заставляет их «сбрасывать» свои спиральные рукава, превращаясь в чечевицеобразную форму. Другая причина — слияние галактик, при котором две или более спиральных галактик сталкиваются друг с другом, образуя впоследствии одну большую эллиптическую галактику.»
В работе использовался проект под названием «Эволюция и сборка галактик и их окружения» (EAGLE), сложное моделирование, предназначенное для дальнейшего понимания формирования и эволюции галактик.
Поскольку EAGLE точно соответствует наблюдениям, ученые уверены, что он точно отражает реальную эволюцию t Он Вселенная. Они используют его как лабораторию, в которой могут наблюдать за изменениями, которые в режиме реального времени занимают слишком много времени, чтобы их можно было наблюдать в действии.
Исследователи обучили алгоритм распознавать галактики на основе их формы и позволяют ему свободно на симуляции. Алгоритм идентифицировал 20 000 галактик в минуту, что значительно сократило время, которое потребовалось бы для их классификации в моделировании. Они обнаружили, что EAGLE точно воссоздает соотношение морфологии и плотности, наблюдаемое в реальной Вселенной.
Ученые могли затем наблюдать эволюционные пути, ведущие к доминированию определенных типов галактик в различных средах. В средах с высокой плотностью гравитационные взаимодействия и столкновения между галактиками изменяют форму спиральных галактик, создавая большее количество линзообразных и эллиптических галактик.
Нейронная сеть также идентифицировала случайные более размытые галактики в областях с более низкой плотностью. космос тоже. Моделирование показало, что это происходит, когда галактики со сверхмассивной черной дырой в их соответствующих центрах сливаются. Одного этого недостаточно, чтобы изменить форму галактики, поскольку в средах с низкой плотностью спиральные рукава могут переформироваться.
В этих случаях сверхмассивные черные дыры играют важную роль. ключевая роль. Когда они сливаются, они образуют активное галактическое ядро, обеспечивающее так называемую обратную связь. Мощные ветры и излучение из экстремального пространства вокруг активно питающейся черной дыры проносятся через галактику, унося межгалактический газ вокруг, который в противном случае пополнял бы галактический газ, и ограничивая его способность переформировывать спиральные рукава.
Исследователи говорят, что все эти механизмы согласуются с предыдущими теориями о том, как галактики изменяются с течением времени, объединяя их в более широкую картину галактического взаимодействия и эволюции.
«Со временем было много предложений, — говорит Пфеффер. «Но это первая работа, в которой действительно собраны все кусочки головоломки».
Исследование опубликовано в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества.
