Της Αστροφυσικού Ελένης Χατζηχρήστου
Σε μια βαθιά εικόνα του Σύμπαντος οι γαλαξίες εμφανίζονται σε κάθε μέγεθος, σχήμα και χρώμα, κάτι που μας βοηθάει να κατανοήσουμε την ηλικία και την απόστασή τους, καθώς και την περιεκτικότητά τους σε νεογέννητα άστρα και σκόνη. Ο διάσημος Αμερικανός αστρονόμος του περασμένου αιώνα Edwin Hubble είχε μάλιστα ταξινομήσει τους γαλαξίες σε διάφορες κατηγορίες ανάλογα με το σχήμα τους, την περίφημη «Ακολουθία του Hubble». Το εντυπωσιακό ήταν πως αυτή η ακολουθία ξεπερνούσε την απλή μορφολογική ταξινόμηση αφού της δόθηκαν και ιδιότητες εξελικτικής ακολουθίας, αν και οι αστρονόμοι στην πλειοψηφία τους εξακολουθούσαν να αγνοούν την προέλευση τέτοιας μορφολογικής ποικιλίας στο Σύμπαν.
Εικ. 1: Εικόνα του Σύμπαντος, που δημιουργήθηκε από ένα υπολογιστικό μοντέλο. Περιλαμβάνει γαλαξίες κάθε μεγέθους και σχήματος, ακριβώς όπως εμφανίζονται σε βαθιές φωτογραφίες του Σύμπαντος. Οι κίτρινοι γαλαξίες είναι οι μακρινότεροι, έως και πριν περίπου 13 δισεκατομμύρια χρόνια (Credit: A. Benson/University of Durham, NASA/STScI).
Οι γαλαξίες είναι συστήματα εκατομμυρίων ή και δισεκατομμυρίων άστρων και των πλανητών γύρω τους (αόρατων για τα σημερινά τηλεσκόπια), αερίου και σκόνης. Αυτά αποτελούν το μεγαλύτερο μέρος της φωτεινής ύλης του Σύμπαντος. Τα τρία βασικά σχήματα των γαλαξιών είναι ελλειπτικοί, σπειροειδείς και φακοειδείς. Οι πρώτοι έχουν έναν εκτεταμένο αέριο δίσκο με σπειροειδή μορφή, όπου δημιουργούνται συνεχώς άστρα από την συμπίεση του αερίου και αρκετές φορές εμφανίζεται μια εσωτερική συμπαγής ράβδος από την οποία φαίνεται να πηγάζουν οι σπείρες. Οι ελλειπτικοί έχουν έναν κεντρικό σφαιροειδές που αποτελείται από γηραιούς αστρικούς πληθυσμούς, με ελάχιστο αέριο. Οι φακοειδείς βρίσκονται κάπου ανάμεσα στους δύο προηγούμενους τύπους. Εκτός από τους παραπάνω, υπάρχουν και οι ακανόνιστοι ή άμορφοι γαλαξίες, αυτοί που όπως λέει το όνομά τους δεν μπορούν να καταταχτούν σε κάποια από τις προηγούμενες κατηγορίες. Συνήθως έχουν μεγάλη ποσότητα αερίου και νεαρά κυρίως άστρα και θεωρούνται γαλαξίες υπό σχηματισμό ακόμη. Ο Γαλαξίας μας είναι ένας ραβδωτός σπειροειδής με πολλές εκατοντάδες δισεκατομμύρια άστρα.
Εικ. 2: Στην εικόνα φαίνεται η ακολουθία γαλαξιών του Hubble: ξεκινάμε αριστερά από τους ελλειπτικούς γαλαξίες, από το σφαιρικό (Ε0) έως το επίμηκες (Ε7) σχήμα. Κατόπιν έχουμε τους φακοειδείς γαλαξίες (S0) και στην συνέχεια, δεξιά, έρχονται οι σπειροειδείς γαλαξίες. Αυτοί διαχωρίζονται σε δύο υπο-ακολουθίες, τους ραβδωτούς σπειροειδείς κάτω και τους κλασσικούς σπειροειδείς χωρίς ράβδο επάνω. Οι σπειροειδείς ανάλογα με το πόσο «σφιχτές» είναι οι σπείρες τους μεταβάλλουν τους τύπους τους από Sa (σφικτά τυλιγμένες σπείρες) ως και Sc (χαλαρές σπείρες). Μετά τους σπειροειδείς, προς τα δεξιά, κατατάσσονται οι άμορφοι γαλαξίες, οι οποίοι δεν περιλαμβάνονται στο διάγραμμα (Credit: Ville Koistinen).
Πρόσφατα, και ίσως για πρώτη φορά, δύο αστρονόμοι μπόρεσαν να ερμηνεύσουν την ποικιλότητα των γαλαξιών στο Σύμπαν στη βάση μιας εξελικτικής θεωρίας 13 δισεκατομμυρίων ετών. Τα αποτελέσματά τους δημοσιεύονται σε έγκυρο διεθνές επιστημονικό περιοδικό. Οι δύο επιστήμονες συνέθεσαν δεδομένα από την επισκόπηση του ουρανού γνωστή ως 2ΜΑSS που έγινε στα υπέρυθρα μήκη κύματος (2 μm), με ένα ιδιαίτερα περίπλοκο υπολογιστικό μοντέλο που δημιούργησαν το GALFORM. Με εκπληκτικό τρόπο, το μοντέλο τους μπόρεσε να αναπαράγει όχι μόνο τα διαφορετικά είδη γαλαξιών αλλά και τους σχετικούς αριθμούς με τους οποίους εμφανίζονται στο Σύμπαν. Στη βάση μιας προηγμένης εξελικτικής θεωρίας, του λεγόμενου μοντέλου «Lambda Cold Dark Matter» για το Σύμπαν, όπου Λάμδα υπονοεί την μυστηριώδη σκοτεινή ενέργεια που πιστεύεται ότι αποτελεί το 72% του Σύμπαντος, ενώ η σκοτεινή ύλη αποτελεί το 23%. Επομένως η ορατή φωτεινή ύλη, η βαρυονική ύλη όπως λέγεται με επιστημονικούς όρους, δεν αποτελεί παρά 4-5% του Σύμπαντος όπως το γνωρίζουμε.
Εικ. 3: Ο γαλαξίας Μ64, περιβάλλεται από πυκνή σκόνη στην κεντρική του περιοχή.
Στην πραγματικότητα, οι γαλαξίες βρίσκονται «βυθισμένοι» σε άλω σκοτεινής ύλης, κάτι που όπως λένε οι δύο επιστήμονες είναι καθοριστικό για τη μετέπειτα πορεία τους. Η συνεχής αλληλεπίδραση γαλαξία-άλω και η μεταξύ τους συγχώνευση δημιουργεί ελλειπτικούς γαλαξίες, ενώ η απουσία τέτοιας δραστηριότητας δημιουργεί δισκοειδείς γαλαξίες. Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, ο σπειροειδής γαλαξίας μας είναι αποτέλεσμα μιας αρκετά πολύπλοκης εξελικτικής διαδικασίας: ενώ υπέστη ελάχιστες συγκρούσεις με την άλω σκοτεινής ύλης που τον περιβάλλει, ο εσωτερικός δίσκος του κατέρρευσε τουλάχιστον μια φορά και από αυτή την βαρυτική κατάρρευση προήλθε η μεγάλη κεντρική ράβδος του.
Εικ. 4: Το σύστημα αλληλεπιδρώντων γαλαξιών Arp 147.
Τα αποτελέσματα αυτής της έρευνας υπόσχονται πολλά για το άμεσο μέλλον, καθώς ήρθε η στιγμή τα αποτελέσματα των μοντέλων να συγκριθούν με τα δεδομένα γαλαξιών πολύ μακρύτερων από τους γειτονικούς γαλαξίες. Για τα σκοπό αυτό θα χρησιμοποιηθούν εικόνες του τηλεσκοπίου Hubble και εκείνες που αναμένονται από τον διάδοχό του το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb.
