Protogalaxi

Protogalaxy ( primitiv galax ; engelska  protogalaxy, urgalax ): i  fysisk kosmologi  , ett moln av interstellär gas på scenen för omvandling till en  galax . Man tror att stjärnbildningshastigheten under denna period av galaktisk evolution bestämmer spiralformen eller elliptisk form av det framtida stjärnsystemet: den långsammare bildandet av stjärnor från lokala klumpar av interstellär gas leder vanligtvis till uppkomsten av en spiralgalax. Termen "protogalaxi" används främst för att beskriva de tidiga faserna av universums utveckling inom ramen för Big Bang -teorin .

Utbildning

Man tror att det tidiga universum började med en nästan jämn fördelning (varje partikel lika långt från nästa) av materia och mörk materia . Den mörka materien började sedan klumpa ihop sig under gravitationsattraktion på grund av det initiala spektrumet av densitetsstörningar orsakade av kvantfluktuationer . Detta följer av Heisenbergs osäkerhetsprincip , som visar att små, tillfälliga förändringar i mängden energi kan ske i tomma utrymmen. Partikel- / antipartikelpar kan bildas från denna energi genom mass-energiekvivalens , och gravitationsattraktionen får andra närliggande partiklar att röra sig mot den, vilket bryter den enhetliga fördelningen och skapar en tyngdpunkt , vilket drar närliggande partiklar närmare. När detta händer med universums nuvarande storlek är det obetydligt, men läget för dessa små svängningar, när universum började expandera från en punkt, hade en effekt som ökade när universum expanderade, vilket ledde till bildandet av stora ytor av ökad densitet. Under påverkan av gravitationen av dessa kluster av mörk materia började närliggande materia falla in i ett tätare område. Denna typ av process rapporteras ha observerats och analyserats av Nilsson et al. 2006. Detta ledde till bildandet av gasmoln, övervägande väte , och de första stjärnorna började bildas i dessa moln. Dessa gasmoln och tidiga stjärnor, många gånger mindre än vår galax, var de första protogalaxerna.

Enligt en väletablerad teori drogs grupper av små proto-galaxer ihop av gravitationen och kolliderade, vilket resulterade i bildandet av de mycket större "vuxna" galaxerna som finns idag. Detta var resultatet av en kontinuerlig process av hierarkisk sammansättning, under vilken större kroppar ständigt bildas som ett resultat av sammanslagning av mindre.

Egenskaper

Struktur

Eftersom det inte fanns någon tidigare stjärnbildning för att skapa andra beståndsdelar, måste protogalaxer nästan helt ha bestått av väte och helium . Väte, med några undantag, var tvungen att binda för att bilda H2 - molekyler . Detta skulle förändras när stjärnbildningen började och fler element skulle bildas i processen för kärnfusion .

Mekanik

Så snart protogalaxen börjar bildas börjar alla partiklar bundna av dess gravitation falla fritt mot den. Den tid som krävs för att detta fria fall ska slutföras kan uppskattas med hjälp av fritt fallekvationer . De flesta galaxer har slutfört detta fria fallstadium för att bli stabila elliptiska galaxer eller skivgalaxer , med skivgalaxer som tar längre tid att helt bildas.

Bildandet av galaxhopar tar mycket längre tid och pågår fortfarande. I detta skede får galaxer också det mesta av sin rörelsemängd . En protogalaxi får detta från gravitationspåverkan från närliggande täta kluster i det tidiga universum, och ju längre gasen är från centrum, desto mer snurrar den.

Ljusstyrka

Ljusstyrkan hos protogalaxer kommer från två källor. Först och främst är detta strålning från kärnfusionen av väte till helium i tidiga stjärnor. Denna tidiga utbrott av stjärnbildning tros ha gjort protogalaxen jämförbar i ljusstyrka med en modern starburst-galax eller kvasar .

En annan källa är frigörandet av överskott av gravitationsbindningsenergi. Den huvudsakliga våglängden som förväntas från en protogalaxi är en typ av ultraviolett strålning , kallad Lyman-serien , som är våglängden som sänds ut av vätgas när den joniseras av strålning från en stjärna.

Upptäckt

Protogalaxer kan teoretiskt sett fortfarande ses idag, eftersom ljus från universums yttersta hörn tar mycket lång tid att nå jorden, på vissa ställen tillräckligt lång för att vi ska kunna se dem i det skede då de var bebodda av protogalaxer. Under de senaste 30 åren har många försök gjorts för att hitta protogalaxer med hjälp av teleskop på grund av värdet av en sådan upptäckt för att bekräfta hur galaxer bildas, men avståndet som ljus som förmodas sändas ut av en protogalaxi måste färdas är mycket stort. Detta, i kombination med det faktum att Lyman-seriens våglängd ganska lätt absorberas av damm, har fått vissa forskare att spekulera i att emissionen från protogalaxer kan vara för svag för att upptäckas.

År 1996 upptäcktes ett protogalaxiliknande föremål av Yee et al med hjälp av Canadian Network for Observational Cosmology (CNOC). Objektet var en skivformad galax med hög rödförskjutning och mycket hög ljusstyrka. Det föreslogs senare att den ovanliga ljusstyrkan orsakades av gravitationslinser av en galaxhop i förgrunden.

År 2006 rapporterade K. Nilsson och andra forskare upptäckten av en "droppe" som sänder ut Lymans ultravioletta strålning. Analysen visade att det var ett gigantiskt moln av gasformigt väte som faller på ett kluster av mörk materia i det tidiga universum under bildandet av en protogalaxi.

Under 2007 upptäckte Michael Rauch et al., med hjälp av VLT :s optiska array för att söka efter tecken på närvaron av intergalaktisk gas, 27 enskilda objekt som sänder ut stora mängder ultraviolett strålning av Lyman-typ. De drog slutsatsen att dessa objekt är exempel på protogalaxer som fanns för cirka 11 miljarder år sedan.

Se även

Länkar

  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk