In einer klaren Nacht ist es möglich, in den Nachthimmel zu blicken und a Dunstiges Lichtband, das sich von einem Horizont zum anderen erstreckt. Was Sie sehen, ist die zentrale Scheibe der Milchstraße, eine massive Formation aus Staub, Gas und Milliarden von Sternen.
Basierend auf modernen Beobachtungen schätzen Astronomen, dass die Milchstraße misst 150.000 zu 200.000 Lichtjahre im Durchmesser und enthält dazwischen 100 und 400 Milliarden Sterne. Diese Sterne sowie Staub- und Gaswolken sind eng um das Zentrum der Milchstraße gebunden.
Im vergangenen Jahrhundert haben Astronomen auch erkannt, dass unsere Galaxie nur eine von vielen im beobachtbaren Universum ist aktuelle Schätzungen gehen davon aus, dass es so viele wie möglich geben könnte. 1 oder 2 Billionen . Allerdings haben Astronomen auch in dieser Zeit viel darüber gelernt, was zwischen Galaxien liegt.
Zum größten Teil intergalaktischer Raum ist so nah wie möglich an einem Gesamtvakuum. Obwohl diese Regionen nicht vollständig leer sind, sind sie im Allgemeinen nur mit Spuren von Staub und Schmutz gefüllt, die sich wie Filamente von einer Galaxie zur nächsten erstrecken.
Astronomen haben jedoch auch erkannt, dass es in dem Raum zwischen den Galaxien auch viele Objekte gibt, die regelmäßig aus den Galaxien geworfen werden.
Dazu gehören Schurkenplaneten, Schurkensterne und vielleicht sogar ein paar supermassive Dinge mehr dazu weiter unten. Die Existenz dieser extragalaktischen Objekte hat zu einigen ziemlich interessanten Erkenntnissen über unser Universum geführt.
Eine kleine kosmische Geschichte ...
Nach den am weitesten verbreiteten kosmologischen Theorien begann das Universum mit dem Urknall ungefähr 13,8 Milliarden vor Jahren. Ungefähr 100.000 Jahre später die ersten Sterne, die aus ursprünglichem Wasserstoff und Heliumgas gebildet wurden.
Im Laufe der Zeit begannen sich diese Sterne zu großen, kugelförmigen Sternhaufen auch bekannt als Kugelhaufen zu gruppieren. Diese bewegten sich dann aufeinander zu und bildeten die ersten Galaxien, die ungefähr zu erscheinen begannen. 1 Milliarde Jahre nach dem Urknall ca. 13 Milliarden vor Jahren.
Zu diesem Zeitpunkt hatte sich die großräumige Struktur des Universums gebildet, zu der Galaxienhaufen, Superhaufen und die großen Filamente gehörten, die sie verbanden. Nachdem mehrere Generationen von Sternen geboren wurden und starben, sammelten sich auch schwerere Elemente an.
Die ersten Sterne wurden aus Wasserstoff und Helium gebildet, aber als sie zur Supernova wurden, wurden Metalle, die sich im Inneren bildeten, in den Weltraum ausgeblasen. Ungefähr sechs oder sieben Milliarden Jahre nach dem Urknall gab es genug dieser Elemente im interstellaren Mediumdass sich Planetensysteme zu bilden begannen.
Währenddessen wurden neue Sterne geboren, Planetensysteme bildeten sich weiter und es fanden weiterhin galaktische Fusionen statt. Angesichts ihrer Bedeutung für die kosmische Evolution ist möglicherweise auch ein kleiner Hintergrund erforderlich ...
Galaktische Fusionen
Seit Generationen haben Astronomen verstanden, dass sich Galaxien im Laufe der kosmischen Geschichte durch den Fusionsprozess entwickelt haben. Dies führte allmählich dazu, dass sich Zwerggalaxien zu elliptischen Galaxien zusammenschlossen, die allmählich zu Spiralgalaxien wuchsen wie unsere eigenen.
Wann immer dies geschah, wäre das Ergebnis ziemlich katastrophal gewesen. Es würde in den äußeren Regionen der verschmelzenden Galaxien beginnen, wo ihre Arme Kontakt aufnehmen und Sterne und Staub- und Gaswolken ausgetauscht würden.
Allmählich würden die Galaxien ineinander drängen und dichtere Konzentrationen von Sternen in Kontakt kommen. Dies würde dazu führen, dass viele Sternensysteme durch Gezeitenstörungen und möglicherweise sogar Kollisionen zwischen Sternen zerstört werden.
Eines Tages sagen Astronomen voraus, dass die Milchstraße mit ihrem nächsten Nachbarn, der Andromeda-Galaxie auch bekannt als Messier 31, kollidieren wird. Diese massive Spiralgalaxie befindet sich ungefähr in der Nähe. 2,5 Millionen Lichtjahre weg und vergleichbar groß wie unsere.
Interessanterweise nähert sich diese Galaxie der Milchstraße mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 482.800 km / h . Basierend auf den neuesten Beobachtungen der ESA Gaia-Observatorium von dem aus Astronomen die zukünftigen Bewegungen unserer beiden Galaxien vorhersehen konnten, wird diese Fusion voraussichtlich ungefähr stattfinden 4,5 Milliarden in Jahren .
Für die Aufzeichnung, das ist 1 Milliarde Jahre länger als bisher angenommen. Was für eine Erleichterung, und? Und während die Zivilisation, wie wir sie kennen, zu diesem Zeitpunkt wahrscheinlich schon lange tot ist, müssen Zivilisationen, die zu diesem Zeitpunkt existieren, möglicherweise kreativ werden, um ihr Überleben zu sichern.
Andererseits werden sie es vielleicht gar nicht bemerken. Grundsätzlich wird der Prozess Hunderte von Millionen oder sogar Milliarden Jahren dauern, bis er abgeschlossen ist. Und laut Astronomen wird der Prozess wahrscheinlich beinhalten. fünf Phasen .
während Phase Eins Die Milchstraße und Andromeda werden sich weiterhin nähern und Andromeda wird am Nachthimmel immer größer und heller. In Phase Zwei Sie sind nahe genug, dass riesige Molekülwolken in ihren Außenbereichen komprimiert werden und hellblaue neue Sterne hervorbringen, wodurch neue Konstellationen entstehen.
Phase Drei beinhaltet die Staubscheibe und die Sterne, die unsere Galaxie charakterisieren. Andromeda wird auseinanderfallen. Wenn Andromeda an unserer Galaxie vorbeischwingt, wird der Himmel zu einem Durcheinander aus Staub, Gas und hellen jungen Sternen. In dieser Phase vielevon den neu gebildeten massiven Sternen wird Supernova gehen und den Nachthimmel erhellen.
In Phase vier , 100 Millionen Jahre nachdem Andromeda seinen ersten Durchgang gemacht hat, wird es zurückschwingen und die beiden Galaxien werden wieder verschmelzen. Dadurch werden die Molekülwolken wieder komprimiert, was eine weitere Runde der Sternentstehung und Supernovae auslöst. Die dadurch erzeugten Winde werden wegblasenviel des restlichen Gases und Staubes.
In Phase Fünf die beiden Galaxien werden schließlich zusammengeführt und bilden eine einzige elliptische Galaxie oft als "Milkomeda" bezeichnet. Alle Beweise dafür, dass die Milchstraße und Andromeda einst als separate Galaxien existierten, werden verschwunden sein.
Die Verteilung der Sterne in Andromeda und der Milchstraße bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit direkter Kollisionen zwischen Sternensystemen vernachlässigbar ist. Der Fusionsprozess wird jedoch aufgrund der damit verbundenen Gravitationskräfte immer noch zu massiven Umwälzungen führen.
Grundsätzlich erzeugt der Gravitationseinfluss bei jeder Verschmelzung von Sternhaufen oder Galaxien enorme Gezeitenkräfte. Außerdem entstehen massive Gravitationswellen GWs, die sich durch den Kosmos bewegen und die Raumzeit aufrütteln.
Wenn besonders massive Galaxien verschmelzen was der Fall sein wird, wenn Andromeda und die Milchstraße zusammenkommen, werden viel mehr als nur Gas, Staub und Sterne ausgetauscht. Wie Astronomen seit den 1970er Jahren wissen, sind die massereichsten Galaxienhaben supermassive Schwarze Löcher SMBHs in ihren Zentren.
Wenn also massive Galaxien verschmelzen, verschmelzen auch die Schwarzen Löcher in ihren Kernen. Auch hier passieren die beiden massiven Körper einander, umkreisen sich für eine gewisse Zeit und bilden schließlich ein einziges SMBH.
Wie die Galaxien selbst werden bis zu ihrer Fertigstellung keine Beweise dafür übrig bleiben, dass sie einmal getrennt waren.
Wie gehen die Dinge "Schurken"?
Bei Planeten ist der Vorgang relativ einfach. Kurz nachdem Sterne geboren wurden und ein Planetensystem gebildet haben, können durch alle Gravitationswechselwirkungen Erschütterungen auftreten. Diese Erschütterungen können sogar zu einer führenoder mehr Planeten werden aus einem Sternensystem geworfen.
Aktuelle Forschung zeigt, dass dies im Sonnensystem ungefähr passiert sein kann 4,5 Milliarden Vor Jahren wurden einige unserer Planeten zum Schurken. Diese Planeten wären Teil einer Milliardenpopulation geworden, die die Milchstraße direkt umkreist und nicht an einen bestimmten Stern gebunden ist.
In einigen Fällen könnten Planeten jedoch mit ausreichender Kraft aus einem Sternensystem geschleudert werden, um extragalaktisch zu werden. Der Nachweis solcher Planeten wurde erstmals 2018 von Astrophysikern erbracht, die indirekt eine Population von etwa etwa 30% beobachteten. 2000 Planeten zwischen der Milchstraße und einer Galaxie 3,8 Milliarden Lichtjahre weg.
Was Sterne betrifft, ist der Prozess, durch den sie Schurken werden, etwas dramatischer. In einigen Fällen reichen die Gezeitenkräfte, die durch die Verschmelzung zweier Galaxien und der SMBHs an ihren Kernen verursacht werden, aus, um die Anziehungskraft der Schwerkraft zu überwältigenhält Sternensysteme an ihre Galaxie gebunden.
Infolgedessen werden diese Sterne aus den verschmelzenden Galaxien geschleudert und befinden sich im intergalaktischen Raum. Der Astronom Jack Hills war der erste, der theoretisierte, dass solche "Schurkensterne" 1988 existieren könnten.
Seit dieser Zeit haben Astronomen zahlreiche Entdeckungen gemacht, die darauf hinweisen, dass Schurkensterne tatsächlich ziemlich häufig sind. In einigen Fällen wurde festgestellt, dass sie sich mit einer Geschwindigkeit von einem Zehntel bis einem Drittel der Lichtgeschwindigkeit fortbewegen 0,1 bis 0,33 c .
Als Referenz bewegt sich das Licht mit einer konstanten Geschwindigkeit von 299.792.458 m / s 1.079 Millionen km / h; 670,6 Millionen mph .Wenn man rechnet, bedeutet das, dass sich diese Sterne mit einer Geschwindigkeit von ungefähr bewegten. 100 Millionen km / h 67 Millionen Meilen pro Stunde bis 360 Millionen km / h 223 Millionen Meilen pro Stunde .
Diese unglaublich sich schnell bewegenden Sterne erhalten die Bezeichnung Hypervelocity-Sterne HVS, von denen das erste beobachtet wurde im Jahr 2005 von Astronomen des Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics CfA.
Während galaktische Fusionen ein zwingender Grund sind, warum Sterne Schurken werden und Hypervelocity-Geschwindigkeiten erreichen würden, gibt es andere mögliche Mechanismen, um Himmelsobjekte aus ihren jeweiligen Galaxien zu schleudern.
Zum Beispiel haben Astronomen das bemerkt Schütze A * das SMBH im Zentrum unserer Galaxie hat Sterne, die es regelmäßig umkreisen wie z. B. S2. Aufgrund der starken Gravitationskräfte hat S2 eine stark exzentrische Umlaufbahn und beschleunigt erheblich, wenn es Sag A * am nächsten kommt. 's Ereignishorizont.
Basierend auf den Berechnungen von Jack Hills und mehr aktuelle Studien Astronomen haben herausgefunden, dass, wenn ein binäres System durch die Schwerkraft eines SMBH hineingezogen würde, ein Begleiter gefangen genommen werden könnte, während der andere vollständig aus der Galaxie ausgestoßen wurde.
Tatsächlich waren es die ursprünglichen Berechnungen von Jack Hills, die darauf hinwiesen, dass es sich um Schwarze Löcher handelt. 4 Millionen mal die Masse unserer Sonne könnte die notwendige Kraft erzeugen, um dies zu tun. Übrigens wird Sag A * auf ungefähr zwischen geschätzt 4 und 4,5 Milliarden Sonnenmassen.
Neuere Beobachtungen habe das gefunden Schwarze Löcher mittlerer Masse MMBHs - die ungefähr ein Dutzend Mal die Masse unseres S haben un - könnte auch den Trick machen. In diesen Fällen könnten die Sterne ausgeworfen worden sein, weil ein Stern in einem binären Paar in die Supernova ging und den anderen Stern aus der Galaxie drückte.
Aber hier werden die Dinge wirklich interessant. Nach einigen Beobachtungen und theoretischen Studien werden einige wirklich interessante Dinge auch aus unserer Galaxie und anderen geschleudert.
Planeten und Sterne und Schwarze Löcher!
Um es noch einmal zusammenzufassen: Planeten werden relativ oft aus Galaxien geworfen, und Hypervelocity-Sterne sind ebenfalls häufig. Aber was ist mit ganzen Systemen, in denen Sterne und die Planeten, die sie umkreisen, aus Galaxien geworfen werden?
Nach Angaben von Forschern aus dem Harvard-Smithsonian-Zentrum für Astrophysik CfA und die Institut für Theorie und Berechnung ITC, es ist durchaus möglich, dass Sterne, die aus unserer Galaxie ausgestoßen werden, ihre Planetensysteme für die Fahrt mitnehmen.
Dies bedeutet, dass ganze Sternensysteme mit einem Teil der Lichtgeschwindigkeit von einer Galaxie zur anderen wandern könnten. Noch faszinierender ist die Möglichkeit, dass einige dieser Planeten bewohnt sein könnten und die Sterne, die sie umkreisen, schließlich eine andere erreichen würdenGalaxis.
In dieser Hinsicht könnten Hypervelocity-Sterne eine Möglichkeit sein, das Leben im gesamten Universum zu verbreiten. Darüber hinaus gaben dieselben Forscher an, dass es Billionen dieser Sterne im Universum geben könnte, die nur darauf warten, untersucht zu werden.
Als Professor Abraham Loeb, einer der Autoren der Forschung angegeben :
„Eng gebundene Planeten können sich den Sternen anschließen. Die schnellsten Sterne durchqueren Milliarden von Lichtjahren durch das Universum und bieten eine aufregende kosmische Reise für außerirdische Zivilisationen. In der Vergangenheit haben Astronomen die Möglichkeit in Betracht gezogen, Leben zwischen ihnen zu übertragenPlaneten im Sonnensystem und vielleicht durch unsere Milchstraße. Aber diese neu vorhergesagte Population von Sternen kann Leben zwischen Galaxien durch das gesamte Universum transportieren. “
Klingt ziemlich ausgeflippt, oder? Nun, es wird noch ausgeflippter! Die nächste Möglichkeit ist so tiefgreifend, dass es eine eigene Linie verdient :
Supermassive Schwarze Löcher!
Sie haben das richtig gelesen. Jüngsten Forschungen zufolge können die durch Kollisionen von Galaxien verursachten Gezeitenwechselwirkungen so intensiv sein, dass sogar Supermassive Black Holes SMBHs aus Galaxien ausgeworfen werden und Schurken werden - und damit schurkische Supermassive Black Holes rSMBHs.
Im Jahr 2018 Astronomen aus dem Nationales Radioastronomie-Observatorium NRAO hat festgestellt, dass es sich vermutlich um ein rSMBH handelt, das sich von seiner Galaxie entfernt. Daten verwenden von Chandra-Röntgenobservatorium der NASA und andere Teleskope entdeckte das Team im intergalaktischen Raum ungefähr 3,9 Milliarden Lichtjahre von der Erde
Angesichts der Masse des Objekts 160 Millionen mal die Masse unserer Sonne sowie die helle Röntgensignatur stellten das Team fest, dass es sich entweder um eine SMBH oder um zwei SMBHs handeln muss.Sie stellten auch die Theorie auf, dass es wahrscheinlich einmal Teil einer elliptischen Galaxie war.
Da dieses Objekt über 80-mal so massereich war wie Sag A *, hätte die Galaxie, in der es sich befand, sehr massiv sein müssen. Außerdem muss die Gravitationskraft, die für das Herauswerfen verantwortlich ist, wirklich enorm gewesen sein!
All dies erhöht das Gewicht der Theorie, dass das Objekt infolge der Verschmelzung zweier besonders massereicher Galaxien ausgeworfen wurde. Man kann sich nur die beteiligten astronomischen Kräfte ohne Wortspiel vorstellen. Und den Gedanken an etwas, das massiv und mächtig durch den Weltraum fliegt... lasst uns einfach dankbar sein, dass wir nicht im Weg sind!
Eines Tages ...
Was bedeutet das alles für die Weltraumforschung? Nun, eines Tages können wir möglicherweise extragalaktische Sterne und Planeten im Detail untersuchen, ähnlich wie wir es erwarten, extrasolare Planeten im Detail zu untersuchen. Wer weiß, was wir finden könnten?
Außerdem könnten wir eines Tages erfahren, dass das Leben, wie wir es kennen oder die notwendigen Zutaten, aus einer anderen Galaxie stammt. Tatsächlich könnten entfernte Verwandte in einer Milliarden von Lichtjahren entfernten Galaxie leben, die aufblickendie Sterne und fragen sich, ob es intelligentes Leben jenseits ihrer Welt gibt.
Was Hypervelocity-Sterne betrifft, die sich gerade dort draußen befinden und Planeten bewohnt haben, die sie umkreisen, kann man sich nur vorstellen, wie es für intelligente Kreaturen sein muss, die in den Nachthimmel starren. Vorausgesetzt, sie haben detaillierte Aufzeichnungen geführt, würden sie dies erkennenDer Himmel veränderte sich über lange Zeiträume.
In einer Hemisphäre würden die Sterne rötlich erscheinen, da sie immer weiter entfernt würden. In der anderen würden sie blau Blauverschiebung erscheinen, da sie näher kamen. Schließlich hätten die Menschen auf einer Hemisphäre eine klare Sichtvon der Galaxie, die sie verlassen hatten, während die Menschen in der anderen erkennen würden, dass die Galaxie in ihrem Himmel langsam größer wurde.
Und wie Professor Loeb erklärte, wenn ein Ableger der Menschheit noch etwa 4,5 Milliarden Jahre alt ist, könnten sie eine Fahrt auf einem Planeten beenden, der einen Hypervelocity-Stern umkreist :
"In der Vergangenheit haben Astronomen die Möglichkeit in Betracht gezogen, Leben zwischen Planeten innerhalb des Sonnensystems und möglicherweise durch unsere Milchstraßengalaxie zu übertragen. Diese neu vorhergesagte Population von Sternen kann jedoch Leben zwischen Galaxien im gesamten Universum transportieren. Unsere Nachkommen könnten über ein Boarding nachdenkenein verwandtes Planetensystem, sobald die Milchstraße in einigen Milliarden Jahren mit ihrer Schwestergalaxie Andromeda verschmilzt. "
Wenn es eine Sache gibt, die uns das Studium des Universums gelehrt hat, wird sie von einigen wirklich titanischen Kräften angetrieben. Daher sollte es keine Überraschung sein, dass gelegentlich Planeten, Sterne und sogar schwarze Löcher wie Billard herumgeworfen werden könnenBälle!
Und doch kann man nicht anders, als erstaunt zu sein!
Weiterführende Literatur :
- NASA - Messier 31 Die Andromeda-Galaxie
- ESA - Gaia entdeckt Sterne, die zwischen Galaxien fliegen
- NASA - Hyperfast Star wurde von der Milchstraße gebootet
- NASA - Warum führen einige galaktische Fusionen zum Untergang?
- CfA - Hypervelocity-Sterne: Sich schnell bewegende Verbannte aus der Milchstraße
- NASA - Hubble enthüllt stellares Feuerwerk bei Galaxienkollision
- MNRAS - "Die Kollision zwischen Milchstraße und Andromeda" von TJ Cox und Avi Loeb
- Universum heute - Wenn unsere Galaxie in Andromeda zerschmettert, was passiert dann mit unserer Sonne?