Nach den am weitesten verbreiteten kosmologischen Modellen begannen sich vor 13 bis 14 Milliarden Jahren die ersten Galaxien zu bilden. Im Laufe der nächsten Milliarden Jahre entstanden die kosmischen Strukturen, die wir alle kennengelernt haben. Dazu gehören Dinge wie Galaxienhaufen, Superhaufen und Filamente, aber auch galaktische Merkmale wie Kugelhaufen, galaktische Ausbuchtungen und supermassive schwarze Löcher (SMBHs).
Wie lebende Organismen haben sich Galaxien jedoch seitdem weiterentwickelt. Tatsächlich wachsen Galaxien im Laufe ihres Lebens ständig an und werfen Masse aus. In einer kürzlich durchgeführten Studie berechnete ein internationales Team von Astronomen die Zufluss- und Abflussrate von Material für die Milchstraße. Dann gaben die guten Leute von Astrobiten eine gute Aufschlüsselung und zeigten, wie wichtig es für unser Verständnis der galaktischen Bildung und Evolution ist.
Die Studie wurde vom ESA-Astronomen Dr. Andrew J. Fox geleitet und umfasste Mitglieder der Milo Way Halo Research Group des Space Telescope Science Institute (STScI) und mehrerer Universitäten. Basierend auf früheren Studien untersuchten sie die Geschwindigkeit, mit der Gas aus umgebenden Hochgeschwindigkeitswolken (HVC) in die Milchstraße hinein und aus dieser heraus strömt.
Da die Verfügbarkeit von Material der Schlüssel zur Sternentstehung in einer Galaxie ist, ist es wichtig zu wissen, mit welcher Geschwindigkeit es hinzugefügt wird und verloren geht, um zu verstehen, wie sich Galaxien im Laufe der Zeit entwickeln. Und als Michael Foley von
In Übereinstimmung mit diesem Modell erzeugen die massereichsten Sterne einer Galaxie Sternwinde, die Material aus der Galaxienscheibe treiben. Wenn sie gegen Ende ihrer Lebensdauer in die Supernova gehen, vertreiben sie in ähnlicher Weise den größten Teil ihres Materials. Dieses Material fällt dann im Laufe der Zeit zurück in die Scheibe und liefert Material für die Bildung neuer Sterne.
"Diese Prozesse werden zusammen als" Sternfeedback "bezeichnet und sind dafür verantwortlich, dass Gas aus der Milchstraße zurückgedrängt wird", sagte Foley. „Mit anderen Worten, die Milchstraße ist kein isolierter Materialsee. Es ist ein Reservoir, das aufgrund der Schwerkraft und der Sternrückkopplung ständig Gas gewinnt und verliert. “
Darüber hinaus haben neuere Studien gezeigt, dass die Sternentstehung eng mit der Größe des Supermassiven Schwarzen Lochs (SMBH) im Kern einer Galaxie zusammenhängt. Grundsätzlich setzen SMBHs eine enorme Menge an Energie frei, die sich erwärmen kann
Daher ist die Geschwindigkeit, mit der Material in eine Galaxie hinein und aus dieser heraus fließt, der Schlüssel zur Bestimmung der Geschwindigkeit der Sternentstehung. Um die Geschwindigkeit zu berechnen, mit der dies für die Milchstraße geschieht, haben Dr. Fox und seine Kollegen Daten aus mehreren Quellen herangezogen. Wie Dr. Fox dem Space Magazine per E-Mail sagte:
„Wir haben das Archiv abgebaut. Die NASA und die ESA unterhalten gut kuratierte Archive aller Hubble-Weltraumteleskopdaten, und wir haben alle Beobachtungen von Hintergrundquasaren durchgesehen, die mit dem Cosmic Origins Spectrograph (COS) aufgenommen wurden, einem empfindlichen Spektrographen auf Hubble, mit dem das ultraviolette Licht analysiert werden kann entfernte Quellen. Wir haben 270 solcher Quasare gefunden. Zunächst verwendeten wir diese Beobachtungen, um einen Katalog sich schnell bewegender Gaswolken zu erstellen, die als Hochgeschwindigkeitswolken (HVCs) bekannt sind. Dann haben wir eine Methode entwickelt, um die HVCs unter Verwendung der Doppler-Verschiebung in ein- und ausströmende Populationen aufzuteilen. “
Darüber hinaus hat eine kürzlich durchgeführte Studie gezeigt, dass die Milchstraße vor etwa 7 Milliarden Jahren eine Ruhephase erlebte, die etwa 2 Milliarden Jahre dauerte. Dies war das Ergebnis von Stoßwellen, die dazu führten, dass sich interstellare Gaswolken erhitzten und vorübergehend den Fluss von kaltem Gas in unsere Galaxie stoppten. Mit der Zeit kühlte das Gas ab und begann wieder einzuströmen, was eine zweite Runde der Sternentstehung auslöste.
Nachdem Fox und seine Kollegen alle Daten untersucht hatten, konnten sie die Zufluss- und Abflussrate für unsere Galaxie einschränken:
„Nach dem Vergleich der Zufluss- und Abflussraten von Gas haben wir einen Überschuss an Zufluss festgestellt, was eine gute Nachricht für die zukünftige Sternentstehung in unserer Galaxie ist, da es viel Gas gibt, das in Sterne und Planeten umgewandelt werden kann. Wir haben ungefähr 0,5 Sonnenmassen pro Jahr des Zuflusses und 0,16 Sonnenmassen pro Jahr des Abflusses gemessen, also gibt es einen Nettozufluss. "
Wie Foley jedoch angedeutet hat, wird angenommen, dass HVCs nur etwa 100 Millionen Jahre oder so leben. Infolgedessen kann nicht erwartet werden, dass dieser Nettozufluss auf unbestimmte Zeit anhält. "Schließlich ignorieren sie HVCs, von denen bekannt ist, dass sie sich in Strukturen befinden (wie den Fermi-Blasen), die das einströmende oder ausströmende Gas nicht verfolgen", fügt er hinzu.
Seit 2010 sind sich Astronomen der mysteriösen Strukturen bewusst, die aus dem Zentrum unserer Galaxie hervorgehen und als Fermi-Blasen bekannt sind. Diese blasenartigen Strukturen erstrecken sich über Tausende von Lichtjahren und sind vermutlich das Ergebnis des Verbrauchs von interstellarem Gas durch SMBH und des Ausstoßens von Gammastrahlen.
In der Zwischenzeit bieten die Ergebnisse jedoch neue Einblicke in die Entstehung und Entwicklung von Galaxien. Es unterstützt auch den neuen Fall der „Kaltflussakkretion“, eine Theorie, die ursprünglich von Prof. Avishai Dekel und Kollegen vom Racah Institute of Physics der Hebräischen Universität Jerusalem vorgeschlagen wurde, um zu erklären, wie Galaxien während ihrer Entstehung Gas aus dem umgebenden Raum anreichern.
„Diese Ergebnisse zeigen, dass sich Galaxien wie die Milchstraße in a nicht entwickeln
Eine weitere interessante Erkenntnis aus dieser Studie ist die Tatsache, dass das, was für unsere Milchstraße gilt, auch für Sternensysteme gilt. Zum Beispiel ist unser Sonnensystem im Laufe der Zeit auch dem Zu- und Abfluss von Material ausgesetzt. Objekte wie „Oumuamua“ und das neuere 2I / Borisov bestätigen, dass Asteroiden und Kometen aus Sternensystemen geworfen und regelmäßig von anderen aufgenommen werden.
Aber was ist mit Gas und Staub? Verliert oder nimmt unser Sonnensystem und (im weiteren Sinne) der Planet Erde im Laufe der Zeit zu? Und was könnte dies für die Zukunft unseres Systems bedeuten und
„Aus Satellitenbeobachtungen von Meteorspuren geht hervor, dass täglich etwa 100 bis 300 Tonnen Material auf die Erde treffen. Das summiert sich auf 30.000 bis 100.000 Tonnen pro Jahr. Das mag viel erscheinen, aber über eine Million Jahre würde das nur weniger als ein Milliardstel Prozent der Gesamtmasse der Erde ausmachen. "
Wie er weiter erklärt, verliert die Erde jedoch regelmäßig durch eine Reihe von Prozessen an Masse. Dazu gehört der radioaktive Zerfall von Material in der Erdkruste, der zu Energie und subatomaren Partikeln (Alpha, Beta) führt
An der Oberfläche scheint dies ein Nettoverlust von etwa 10.000 oder mehr Tonnen pro Jahr zu sein. Der Mikrobiologe / Wissenschaftskommunikator Dr. Chris Smith und der Cambridge-Physiker Dave Ansell schätzten 2012, dass die Erde jährlich 40.000 Tonnen Staub aus dem Weltraum gewinnt, während sie durch atmosphärische und andere Prozesse 90.000 Tonnen pro Jahr verliert.
Es ist also möglich, dass die Erde mit einer Geschwindigkeit von 10.000 bis 50.000 Tonnen pro Jahr leichter wird. Die Geschwindigkeit, mit der Material hinzugefügt wird, ist zu diesem Zeitpunkt jedoch nicht gut begrenzt, so dass es möglich ist, dass wir die Gewinnschwelle erreichen (obwohl die Möglichkeit, dass die Erde an Masse gewinnt, unwahrscheinlich erscheint). Bei unserem Sonnensystem ist die Situation ähnlich. Einerseits interstellares Gas und Staub
Andererseits verliert unsere Sonne, die 99,86% der Masse des Sonnensystems ausmacht, im Laufe der Zeit auch Masse. Ein Team von NASA- und MIT-Forschern gelangte anhand der von der NASA-Sonde MESSENGER gesammelten Daten zu dem Schluss, dass die Sonne aufgrund von Sonnenwind und inneren Prozessen an Masse verliert. Laut Ask an Astronomer geschieht dies mit einer Geschwindigkeit von 1,3245 x 1015 Tonnen pro Jahr, obwohl sich die Sonne gleichzeitig ausdehnt.
Das ist eine erstaunliche Zahl, aber da die Sonne eine Masse von ungefähr 1,9885 × 10 hat27 Tonnen. Die Sonne wird also nicht so schnell ausgehen. Aber wenn es an Masse verliert, wird sein Gravitationseinfluss auf die Erde und die anderen Planeten abnehmen. Wenn unsere Sonne jedoch das Ende ihrer Hauptsequenz erreicht, wird sie sich beträchtlich ausdehnen und könnte sehr gut Merkur, Venus und Erde verschlucken
Während unsere Galaxie auf absehbare Zeit an Masse gewinnt, scheinen Sonne und Erde selbst langsam an Masse zu verlieren. Dies sollte nicht als schlechte Nachricht angesehen werden, hat aber auf lange Sicht Auswirkungen. In der Zwischenzeit ist es ermutigend zu wissen, dass sich selbst die ältesten und massereichsten Objekte im Universum wie Lebewesen verändern können.
Ob es sich um Planeten, Sterne oder Galaxien handelt, sie werden geboren, sie leben und sie sterben. Und dazwischen kann man ihnen vertrauen, dass sie ein paar Pfund zulegen oder verlieren. Der Kreis von
