Bumi, Sistem Suria, Bima Sakti. Adakah Mereka Lebih Banyak atau Kurang Besar Dari Masa ke Masa?

Menurut model kosmologi yang paling banyak diterima, galaksi pertama mula terbentuk antara 13 dan 14 bilion tahun yang lalu. Sepanjang bilion tahun berikutnya, struktur kosmik yang kita semua ketahui muncul. Ini termasuk perkara seperti kelompok galaksi, superclusters, dan filamen, tetapi juga ciri galaksi seperti gugus globular, bonjolan galaksi, dan Lubang Hitam Supermasif (SMBH).

Namun, seperti organisma hidup, galaksi terus berkembang sejak itu. Sebenarnya, sepanjang hayat mereka, galaksi menumpuk dan mengeluarkan massa sepanjang masa. Dalam satu kajian baru-baru ini, pasukan astronomi antarabangsa mengira kadar aliran masuk dan aliran bahan untuk Bima Sakti. Kemudian, orang-orang baik di astrobit memberikan perincian yang baik dan menunjukkan betapa relevannya dengan pemahaman kita tentang pembentukan dan evolusi galaksi.

Kajian ini diketuai oleh ahli astronomi ESA Dr Andrew J. Fox dan termasuk ahli dari Kumpulan Penyelidikan Angkasa Teleskop Sains (STScI) The Milky Way Halo Research Group, dan beberapa universiti. Berdasarkan kajian sebelumnya, mereka memeriksa kadar di mana gas mengalir masuk dan keluar dari Bima Sakti dari awan berkelajuan tinggi (HVC).

Oleh kerana ketersediaan bahan adalah kunci untuk pembentukan bintang di galaksi, mengetahui kadar di mana ia ditambahkan dan hilang adalah penting untuk memahami bagaimana galaksi berkembang dari masa ke masa. Dan seperti Michael Foley dari astrobitdiringkaskan, mencirikan kadar di mana bahan ditambahkan ke galaksi sangat penting untuk memahami perincian model "pancutan galaksi" ini.

Sesuai dengan model ini, bintang paling besar di galaksi menghasilkan angin bintang yang mengeluarkan bahan dari cakera galaksi. Ketika mereka pergi ke supernova menjelang akhir jangka hayat mereka, mereka juga mengeluarkan sebahagian besar bahan mereka. Bahan ini kemudian dimasukkan kembali ke dalam cakera dari masa ke masa, menyediakan bahan untuk bintang baru terbentuk.

"Proses-proses ini secara kolektif dikenal sebagai 'maklum balas luar biasa', dan mereka bertanggungjawab untuk menolak gas keluar dari Bima Sakti," kata Foley. "Dengan kata lain, Bima Sakti bukanlah tasik material yang terpencil; ia adalah takungan yang sentiasa memperoleh dan kehilangan gas kerana graviti dan maklum balas yang luar biasa. "

Di samping itu, kajian baru-baru ini menunjukkan bahawa pembentukan bintang mungkin berkait rapat dengan ukuran Supermassive Black Hole (SMBH) di teras galaksi. Pada asasnya, SMBH mengeluarkan sejumlah besar tenaga yang dapat memanaskan gas dan debu yang mengelilingi inti, yang menghalangnya daripada berkumpul dengan berkesan dan mengalami keruntuhan graviti untuk membentuk bintang baru.

Oleh itu, kadar di mana bahan mengalir masuk dan keluar dari galaksi adalah kunci untuk menentukan kadar pembentukan bintang. Untuk mengira kadar di mana ini berlaku untuk Bima Sakti, Dr. Fox dan rakannya berunding dengan data dari pelbagai sumber. Seperti yang dikatakan oleh Dr. Fox kepada Space Magazine melalui e-mel:

"Kami melombong arkib. NASA dan ESA mengekalkan arkib yang disusun dengan baik dari semua data Teleskop Angkasa Hubble, dan kami melalui semua pemerhatian terhadap latar belakang kuasar yang diambil dengan Spektrograf Asal Cosmic (COS), spektrograf sensitif di Hubble yang dapat digunakan untuk menganalisis sinar ultraviolet dari sumber yang jauh. Kami menjumpai 270 quasar seperti itu. Pertama, kami menggunakan pemerhatian ini untuk membuat katalog awan gas bergerak pantas yang dikenali sebagai awan berkelajuan tinggi (HVCs). Kemudian kami merancang kaedah untuk membelah HVC menjadi populasi masuk dan keluar, dengan memanfaatkan pergeseran Doppler. "

Sebagai tambahan, satu kajian baru-baru ini menunjukkan bahawa Bima Sakti mengalami tempoh tidak aktif kira-kira 7 bilion tahun yang lalu - yang berlangsung selama kira-kira 2 bilion tahun. Ini adalah hasil gelombang kejutan yang menyebabkan awan gas antar bintang menjadi panas, yang sementara menyebabkan aliran gas sejuk ke galaksi kita berhenti. Lama kelamaan, gas menyejuk dan mulai mengalir masuk lagi, mencetuskan pusingan kedua pembentukan bintang.

Setelah melihat semua data, Fox dan rakan-rakannya dapat membuat batasan pada kadar aliran masuk dan aliran keluar untuk galaksi ini:

"Setelah membandingkan kadar aliran masuk dan keluarnya gas, kami menemukan lebihan aliran masuk, yang merupakan berita baik untuk pembentukan bintang di masa depan di Galaxy kami, kerana terdapat banyak gas yang dapat diubah menjadi bintang dan planet. Kami mengukur kira-kira 0.5 jisim suria setiap tahun aliran masuk dan 0.16 jisim suria setiap tahun aliran keluar, jadi ada aliran masuk bersih. "

Namun, seperti yang ditunjukkan oleh Foley, HVC dipercayai hidup untuk jangka masa sekitar 100 juta tahun atau lebih. Akibatnya, aliran masuk bersih ini tidak dijangka berterusan selama-lamanya. "Akhirnya, mereka mengabaikan HVC yang diketahui berada dalam struktur (seperti Fermi Bubbles) yang tidak mengesan gas masuk atau keluar," tambahnya.

Sejak tahun 2010, para astronom telah mengetahui struktur misteri yang muncul dari pusat galaksi kita yang dikenali sebagai Fermi Bubbles. Struktur seperti gelembung ini meluas selama ribuan tahun cahaya dan dianggap hasil daripada penggunaan gas antara bintang SMBH dan mengeluarkan sinar gamma.

Namun, sementara itu, hasilnya memberikan gambaran baru tentang bagaimana galaksi terbentuk dan berkembang. Ini juga memperkuat kes baru yang dibuat untuk "penambahan aliran dingin", teori yang awalnya diusulkan oleh Prof Avishai Dekel dan rakan-rakannya dari Institut Fisik Racah The Hebrew University of Jerusalem untuk menjelaskan bagaimana galaksi mengeluarkan gas dari ruang sekitar semasa pembentukannya.

"Hasil ini menunjukkan bahawa galaksi seperti Bima Sakti tidak berkembang dalam a keadaan mantap, ”Dr. Fox merangkum. "Sebaliknya, mereka memperoleh dan kehilangan gas secara episod. Ini adalah kitaran boom and bust: ketika gas masuk, lebih banyak bintang dapat terbentuk, tetapi jika terlalu banyak gas masuk, ia dapat mencetuskan ledakan bintang yang begitu kuat sehingga meletupkan semua baki gas, mematikan pembentukan bintang. Oleh itu, keseimbangan antara aliran masuk dan aliran keluar mengatur berapa banyak pembentukan bintang berlaku. Hasil baru kami membantu menerangi proses ini. "

Satu lagi tarikan menarik dari kajian ini adalah kenyataan bahawa apa yang berlaku untuk Bima Sakti kita juga berlaku untuk sistem bintang. Sebagai contoh, Sistem Suria kita juga tertakluk kepada aliran masuk dan aliran bahan dari masa ke masa. Objek seperti 'Oumuamua dan 2I / Borisov yang lebih baru mengesahkan bahawa asteroid dan komet ditendang keluar dari sistem bintang dan dirampas oleh orang lain secara berkala.

Tetapi bagaimana dengan gas dan habuk? Adakah Sistem Suria dan (secara lanjutan) planet Bumi kita kehilangan atau menambah berat badan dari masa ke masa? Dan apa maksudnya untuk masa depan sistem kami dan kediaman planet? Sebagai contoh, ahli astrofizik dan penulis Brian Koberlein membincangkan isu terakhir pada tahun 2015 di laman webnya. Dengan menggunakan pancuran meteor Gemini ketika itu, dia menulis:

“Sebenarnya dari pengamatan satelit jejak meteor, dianggarkan sekitar 100 - 300 metrik tan (tan) bahan menyerang Bumi setiap hari. Itu menambah sekitar 30,000 hingga 100,000 tan setahun. Itu mungkin kelihatan seperti banyak, tetapi lebih dari satu juta tahun yang hanya berjumlah kurang dari seperseratus dari keseluruhan jisim Bumi. "

Namun, ketika dia terus menjelaskan, Bumi juga kehilangan massa secara berkala melalui sejumlah proses. Ini termasuk peluruhan bahan radioaktif di kerak bumi, yang membawa kepada zarah tenaga dan subatomik (alpha, beta dan sinar gamma) meninggalkan planet kita. Yang kedua adalah atmosfera kehilangan, di mana gas seperti hidrogen dan helium akan hilang ke angkasa. Bersama-sama, ini menambah kerugian sekitar 110,000 tan per tahunear.

Di permukaan, ini seperti kerugian bersih sekitar 10,000 atau lebih tan setiap tahun. Lebih-lebih lagi, ahli mikrobiologi / komunikator sains Dr. Chris Smith dan ahli fizik Cambridge, Dave Ansell menganggarkan pada tahun 2012 bahawa Bumi memperoleh 40,000 tan debu setahun dari angkasa, sementara ia kehilangan 90,000 setahun melalui proses atmosfera dan lain-lain.

Jadi mungkin Bumi semakin ringan pada kadar 10,000 hingga 50,000 tan setahun. Walau bagaimanapun, kadar bahan ditambahkan tidak dikekang dengan baik pada ketika ini, jadi mungkin kita akan merobohkan (walaupun kemungkinan Bumi mendapat jisim sepertinya tidak mungkin). Bagi Sistem Suria kita, keadaannya serupa. Satu tangan, gas dan habuk antara bintang mengalir sepanjang masa.

Sebaliknya, Matahari kita - yang menyumbang 99.86% daripada jisim Sistem Suria - juga menumpahkan jisim dari masa ke masa. Dengan menggunakan data yang dikumpulkan oleh penyiasat MESSENGER NASA, satu pasukan penyelidik NASA dan MIT menyimpulkan bahawa Matahari kehilangan massa kerana proses angin angin dan proses dalaman. Menurut Ask Astronomer, ini berlaku pada kadar 1.3245 x 10¹⁵ tan setahun walaupun Matahari mengembang secara serentak.

Itu adalah jumlah yang mengejutkan, tetapi kerana Matahari mempunyai jisim sekitar 1.9885 × 10²⁷ tan. Jadi Matahari tidak akan padam dalam masa terdekat. Tetapi apabila kehilangan jisim, pengaruh graviti di Bumi dan planet-planet lain akan berkurang. Namun, pada saat Matahari kita mencapai akhir urutan utamanya, ia akan berkembang dengan pesat dan dapat menelan Merkuri, Venus, Bumi dan malah Marikh sepenuhnya.

Oleh itu, sementara galaksi kita mungkin bertambah besar pada masa yang akan datang, nampaknya Matahari dan Bumi kita sendiri perlahan-lahan kehilangan jisim. Perkara ini tidak boleh dilihat sebagai berita buruk, tetapi ia mempunyai implikasi dalam jangka masa panjang. Sementara itu, agak menggembirakan untuk mengetahui bahawa bahkan objek tertua dan paling besar di Alam Semesta dapat berubah seperti makhluk hidup.

Sama ada kita bercakap mengenai planet, bintang, atau galaksi, mereka dilahirkan, mereka hidup, dan mereka mati. Dan di antara mereka, mereka boleh dipercayai untuk menurunkan atau menurunkan berat badan. Bulatan dari hidup, dimainkan pada skala kosmik!

Tonton videonya: Apakah Ada Kehidupan Lain di Luar Bumi? (Julai 2024).