Този сайт използва бисквитки (cookies). Ако желаете можете да научите повече тукПриемам
24 ноември 2017
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Млечният път и Андромеда вече са се сблъсквали

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 04 април 2016 в 15:5059111
Double Trouble: когато галактики се сблъскат. Автор: Tatiana Plakhova

Краят на Млечния път е предизвестен и ще бъде отбелязан с грандиозен фойерверк. След 4 милиарда години нощното небе ще се озари от блясъка на стотици милиарди звезди, когато близката галактика Андромеда надвисне над нас. Двата небесни гиганта ще станат едно и звезди, планети и газови облаци, ще бъдат изхвърлени в междугалактическото пространство от титанични гравитационни сили. Оцелелите звезди и планети ще се разпръснат в разбъркан облак и ще се отправят на дълъг път не като Млечния път или Андромеда, а като чудовищната галактика "Милкомеда" (Milkomeda).

Това е катастрофалната картина на бъдещето на нашата Галактика. Но ако вече това се е случвало в миналото? - задава въпроса NewScientist.

Наблюденията показват, че останки от подобна среща в миналото между двата небесни гиганти се носят в околностите на нашата галактика. Странни изравнявания на сателитни галактики, кълбовидни купове и потоци звезди намекват, че трябва да се пренапише местна космическа история. А също може да се наложи да се преосмисли ролята на най-загадъчната материя - тъмната, а може би и цялата ни концепция за това как работи гравитацията. (вж "Колко е тъмна тъмната материя").

Проблемът започва със странната конфигурация на малки галактики-джуджета около Млечния път. През 2012 г. астрономът Марсел Павловски (Marcel Pawlowski) от университета в Бон в Германия ги нарича "огромни полярни структури". Той не е първият астроном, който ги забелязва. Доналд Линден-Бел (Donald Lynden-Bell) от Университета Кеймбридж през 1976 г. установява, че галактическите спътници на Млечния път не са разпръснати на случаен принцип, а изглеждат така, сякаш нещо ги подравнило идеално.

"Първоначално се предполагаше, че това може да е резултат от разпадането на по-голяма галактика. Това е време на интензивен дебат, но скоро става непопулярна тема", - заяви Павловски.

Причината за това става всепоглъщащият интерес към тъмната материя. Тъмната материя през 70-те години се превърна в инструмент, обясняващ явното несъответствие между стандартния космологичен модел и практическите наблюдения. Когато астрономите измерват скоростта на далечните галактики, те установяват, че небесните тела се въртят толкова бързо, че гравитацията на видимата материя е недостатъчна, за да ги задържи заедно. Бясното въртене се обясняваше с това, че галактиките до голяма степен са съставени от частици, които не взаимодействат със светлината и следователно са невидими.


Представа на художник за галактиките Млечен път и Андромеда преди сблъсъка. Източник: New Scientist

Никой не откри частици тъмна материя, но популярността им растеше и растеше. Съществуването в големи количества на загадъчната субстанция се обяснява не само с въртенето на галактиките, но също и с формата на галактики като Млечния път. Симулациите на формирането на галактиките с влиянието на тъмната материя перфектно възпроизвеждат спираловидната им форма. Днес учените смятат, че галактиките са заобиколени от "хало" от тъмна материя, която генерира гравитация и ги удържа в единна формация.

Изчисленията показват, че халото тъмна материя около галактиката, предотвратява колапса на обикновената материя и сливането на галактиките-джуджета, произволно разпръснати около по-голямата родителска галактика.

След тези открития астрономите престанали да обръщат внимание на факта, че галактиките джуджета, спътници на Млечния път, всъщност не са разпръснати случайно като се предположиха, че има все още неоткрити подобни минигалактики, които биа промернили картината.

Но в 2005 г. Павел Кроупа (Prof. Dr. Pavel Kroupa) от университета в Бон потвърди поразителното несъответствие на положението на галактиките, спътници на Млечния път, с теорията за тъмната материя. Павловски, тогава докторант на Коупа, отива още по-далеч. Той проучва други обекти в халото на Млечния път, кълбовидни купове и дълги тънки звездни нишки, подобни на резултат от разпадането на галактиките джуджета. Павловски установява, че те също са подредени като галактиките джуджета.

За да се обясни това, Павловски се връща до първоначалното предположение на Линден-Бел, че това може да са отломки от междугалактически сблъсък и установява, че това е напълно възможно. Според компютърната симулация потвърждава, че галактиките джуджета, спътници на Млечния път, може да са заели наблюдаваните позиции след галактически сблъсък. Но с какво точно се е сблъскал Млечния път?

Концепция на художник на сблъсъка на галактиките Млечен път и Андромеда. Източник: New Scientist

До 2013 г. такъв кандидат липсва, докато Родриго Ибата (Rodrigo A Ibata) от обсерваторията на Страсбург публикува наблюдения, които показват подобни полярни структури на галактики-джуджета около Андромеда, най-близкият ни галактически съсед, който се намира от нас дамо на 2,5 милиона светлинни години.

Спътниците джуджета  над плоскостта на Андромеда се отдалечават от нас, а тези, под нея - се приближават към нас. Това е силно доказателство, че дискът няма вероятност да се изравни, но все още има стройна въртяща се структура. Сателитният диск на Андромеда се върти като нашия и наклон от 35 градуса от полярната структура на нашата Галактика. Това е точно толкова, колкото може да се очаква, ако двете галактики са се сблъсквали в миналото.

Няма друго обяснение. Но дори ако се отчете присъствието на ореола от тъмна материя, Андромеда и Млечния път просто нямат достатъчно маса, за да може взаимното им привличане да тласне една към друга съседните галактики.

Така че това е задънена улица. Теориите на Нютон и Айнщайн предполагат, че гравитационната сила е обратно пропорционална на квадрата на разстоянието между два масивни обекти, което изглежда добре балансира нашата Слънчева система: орбитата на Плутон е точно там, където се очаква. Но засега не сме в състояние да тестваме това предположение в големи мащаби.

През 80-те години е имало предположение, че гравитацията не е една и съща навсякъде, като е алтернатива на тъмната материя. Идеята, известна като "Модифицирана Нютонова динамика" (Modified Newtonian dynamics - MOND), бе изразена от Мордехай Милгром (Mordehai Milgrom) от Принстънския университет в Ню Джърси. Той открил, че галактиките се въртят почти перфектно в ситуации, в които гравитационното поле е относително слабо, но силата му престава да намалява в зависимост от квадрата на разстоянието и се изравнява. В такива среди във външните краища наа галактиките гравитацията ще бъде по-силна от очакваното. През 2014 Хуншен Жао (Hongsheng Zhao) от Университета на Сейнт Андрюс показа, че такава малка промяна ще позволи на взаимодействието на Млечния път с Андромеда преди 7-11 милиарда години.

"Казано по-просто, Модифицираната Нютонова динамика позволява за сблъсък на галактиките в миналото", - заяви Павловски.

Но MOND не е популярна хипотеза сред физиците. Въпреки, че гравитацията никога не е проверявана при много слаби полета, идеята, че природата променя силата според обстоятелствата, е неприятно за по-голямата част от физиците. Нещо повече, MOND има проблеми с много големите маси. За галактичните купове тъмната материя все още е необходима, за да ги задържи заедно. Топлите и студени райони на микровълновия реликтов фон е трудно да се обяснят, без някаква форма на тъмна материя, съдействаща на обединението на обикновената материя в галактики.

Теоретичният физик от Университета на Пенсилвания във Филаделфия, Джъстин Хури (Justin Khoury) е очарован от успеха на MOND в описанието на динамиката на пространството в мащабите на галактиките.

"Нуждаем се от компонент, който да променя гравитацията в галактиките, но почти да не оказва влияние в по-голям мащаб." - отбелязва Хури. Провалът на MOND при по-големи обекти той предлага да се избегне чрез свръхфлуидността.

Идеята на Хури се основава на кондензата на Бозе-Айнщайн, който се проявява при температури, по-ниски от определена. В това състояние частици започват да се държат съгласувано като единна маса без вискозитет, която може да се движи без съпротивление. Ако температурата се повиши, те се връщат към нормалното си вискозно състояние. (вж "Кондензацията на Бозе-Айнщайн или петото състояние на материята")

Ако частиците тъмна материя може да се държат като Бозе-Айнщайнов кондензат, това би обяснило прогнозите на хипотезата MOND за определени размери на космическите обекти и обичайната тъмна материя за други. За сравнително слабите гравитационни полета на галактиките, тъмната материя ще бъде с ниска скорост и ниска ефективна температура. Тя би могла да бъде в състояние на Бозе-Айнщайнов кондензат, в който енергията се разпределя равномерно като изкривява пространството и създава допълнителна гравитационна сила. Но в силни гравитационни полета, например, клъстери от галактики, няма да се случва това състояние и тъмната материя ще се държи по обичайния начин.

Концепция на художник за галактиките Млечен път и Андромеда и моделите на движението на галактиките джуджета след сблъсъка. Източник: New Scientist

Хури не е първият, който предлага, че тъмната материя е подобна на кондензата на Бозе-Айнщайн, но е първият, който предполага, че може да се съчетаят привидно противоречащи си модели. Освен това, новият хибриден модел показва, че тъмната материя е милиарди пъти по-лека отколкото предсказват съществуващите модели.

Сега Хури се занимава с разработване на компютърни модели, които показват как супефлуидното хало от тъмна материя влияе на сливането на галактики и биха разкрили, ако съществуват несъответствия в хипотезата. 

Някои смятат, че да се говори за супефлуидна тъмна материя и промяна на гравитацията е ненужно и нежелано усложнение. Ед Чайя (Ed J. Shaya) от Университета на Мериленд твърди, че причина за несъответствието между симулациите и действителното местоположение на галактиките джуджета може да бъде липсата на изчислителната мощност, ограничаваща моделирането. Той вярва, че има решение в конвенционалната физика.

"Още не е време да се отказваме от стандартния модел" - добавя Ед.

Но нищо от това няма да се отрази на съдбата ни и ние ще изчакаме спокойно фойерверките в края на пътя на нашата галактика. Но ако това е за втори път? Кой знае, може би трябва да променим представите си за гравитацията и тъмната материя. И тогава ще трябва да отбележим в календара по-ранната дата на образуване на "Милкомеда".


Препоръчани материали

Рейтинг :
04.04 2016 в 22:06 1
+ 17
- 5
На български е добре да се каже Млечномеда, а не Милкомеда. Уважавайте езика си! Тъпо е да използвете определения от типа на "супернова" при положение, че съвсем спокойно може да кажете на български "свръхнова". Така е и с тази Милкомеда.
 
Още от : Космология

Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.