Οι γαλαξίες συμπεριφέρονται σαν ρολόγια. Astronomers discover galaxies spin like clockwork

Ανεξαρτήτως μεγέθους και μάζας, η περίοδος περιφοράς των άκρων των γαλαξιών (γύρω από το γαλαξιακό κέντρο) είναι ίδια! Astronomers have discovered that all galaxies rotate once every billion years, no matter how big they are. This Hubble image reveals the gigantic Pinwheel galaxy, one of the best known examples of "grand design spirals", and its supergiant star-forming regions in unprecedented detail. The image is the largest and most detailed photo of a spiral galaxy ever released from Hubble. Credit: ESA/NASA

Ένα αναμφισβήτητο χαρακτηριστικό του Γαλαξία μας είναι η διαφορική περιστροφή του δίσκου του. Τα άστρα του δίσκου κινούνται σχεδόν σε κυκλικές τροχιές γύρω από το κέντρο του Γαλαξία. Το ίδιο και τα μεσοαστρικά νέφη αερίου. Η περιστροφή των άστρων και των νεφών αερίου γύρω από το κέντρο του Γαλαξία μας δεν είναι ομοιόμορφη, όπως η περιστροφή ενός στερεού σώματος.

Η Γαλαξιακή περιστροφή γίνεται διαφορικά, με τέτοιον τρόπο ώστε τα εσωτερικά μέρη χρειάζονται λιγότερο χρόνο από τα εξωτερικά για μια πλήρη περιστροφή. Ο ήλιος μας για να ολοκληρώσει μια πλήρη περιφορά γύρω από το Γαλαξιακό κέντρο χρειάζεται περίπου 230 εκατομμύρια χρόνια. Αν λάβει κανείς υπόψιν ότι η ακτίνα περιφοράς είναι περίπου 30.000 έτη φωτός, τότε η γραμμική ταχύτητα του ήλιο γύρω από το Γαλαξιακό κέντρο είναι 250 km/sec, περίπου ένα εκατομμύριο χιλιόμετρα την ώρα!

Σύμφωνα με μια πρόσφατη έρευνα των αστρονόμων Meurer et al, «Cosmic clocks: A Tight Radius – Velocity Relationship for HI-Selected Galaxies», αν «καθίσετε» στην άκρη του Γαλαξία μας, σε απόσταση 50.000 ετών φωτός από το κέντρο του Γαλαξία, τότε θα ολοκληρώσετε έναν πλήρη κύκλο σε περίπου 1 δισεκατομμύριο χρόνια. Το εντυπωσιακό όμως εύρημα της εν λόγω έρευνας είναι ότι το ίδιο ισχύει για όλους τους γαλαξίες, ανεξάρτητα από το μέγεθός τους και την μάζα τους. Αν καθίσετε στην άκρη του γαλαξιακού δίσκου οποιουδήποτε γαλαξία, τότε η περίοδος της κυκλικής κίνησης γύρω από το γαλαξιακό κέντρο θα είναι 1 δισεκατομμύριο χρόνια!

Astronomers have discovered that all galaxies rotate once every billion years, no matter how big they are. Credit: ICRAR

Για να καταλήξουν στα συμπεράσματα αυτά οι αστρονόμοι μέτρησαν τις ακτινικές ταχύτητες του ουδέτερου υδρογόνου στο εξωτερικό μέρος των δίσκων ενός πλήθους γαλαξιών – από μικρούς ακανόνιστους νάνους έως και σπειροειδείς γαλαξίες, καταλήγοντας στο εντυπωσιακό συμπέρασμα ότι τα εξωτερικά άκρα όλων των γαλαξιακών δίσκων χρειάζονται περίπου ένα δισεκατομμύριο χρόνια για να ολοκληρώσουν μια πλήρη περιφορά. Η ανακάλυψη αυτής της κανονικότητας των γαλαξιών μας θα μας βοηθήσει να κατανοήσουμε καλύτερα τους μηχανισμούς που τους χαρακτηρίζουν.

Η έρευνα των Meurer et al διαπίστωσε και κάτι ακόμα. Με βάση τα θεωρητικά μοντέλα αναμένεται στις παρυφές αυτών των γαλαξιών να βρίσκονται αραιοί πληθυσμοί νέων άστρων και μεσοαστρικό αέριο στα περίχωρα αυτών των γαλαξιών. Αλλά αντ΄ αυτού, ανακάλυψαν έναν σημαντικό πληθυσμό από γηραιότερα άστρα που αναμιγνύονται με νεαρότερα άστρα και μεσοαστρική αέρια ύλη.

Αυτό είναι σημαντικό αποτέλεσμα διότι γνωρίζοντας που τελειώνει ο γαλαξίας οι αστρονόμοι μπορούν να περιορίσουν τις παρατηρήσεις τους και να μην σπαταλούν χρόνο, κόπους και επεξεργαστική ισχύ υπολογιστών για μελέτη δεδομένων από κεί και πέρα.

Εκτός λοιπόν από το γεγονός ότι τα άκρα των γαλαξιών ολοκληρώνουν έναν κύκλο γύρω από το γαλαξιακό κέντρο σε 1 δισεκατομμύριο χρόνια, τα άκρα τους είναι γεμάτα από ένα μείγμα διαστρικών αερίων, [και] από νέα και παλαιότερα άστρα.

Πηγές: https://www.icrar.org/cosmic-clocks/ - 'Cosmic clocks: A Tight Radius - Velocity Relationship for HI-Selected Galaxies', Monthly Notices of the Royal Astronomical Society March 14th, 2018. - physicsgg