Odwieczna walka. Tak kosmiczna sieć zmienia galaktyki

Kiedy spojrzymy na wizualizacje przedstawiające wielkoskalową strukturę wszechświata, od razu zobaczymy coś zaskakującego. Nawet w największej skali wszechświat wcale nie jest jednorodny. Galaktyki, gromady galaktyk, strumienie gazu i pyłu, wszystkie te obiekty układają się w swoiste nici tworzące swoistą trójwymiarową sieć kosmicznych autostrada. Między nimi znajdują się natomiast przeogromne pustki, w których materii jest znacznie mniej. Skoro jednak galaktyki tworzą się już w tych niciach, powstaje pytanie o to, jak bezpośrednie otoczenie kosmicznych włókien wpływa na proces ewolucji i wzrostu młodych galaktyk i całych gromad galaktyk.
Odwieczna walka. Tak kosmiczna sieć zmienia galaktyki

Oczywiste jest, że takie sieciowe otoczenie musi wpływać na rozwój lokalnych zagęszczeń materii. Inaczej powstawałaby gromada galaktyk w pustce przestrzeni kosmicznej, a inaczej musi powstawać, gdy z kilku stron naraz działa na nią grawitacja innych pobliskich galaktyk. Takim interakcjom postanowili się ostatnio przyjrzeć naukowcy z Uniwersytetu w Kansas.

Zespół astronomów kierowany przez prof. Gregory’ego Rudnicka stara się odtworzyć sieć kosmiczną w szeregu symulacji uwzględniających zawartość gazu i zdolności gwiazdotwórcze w galaktykach przemierzających przez włókna tejże sieci. Symulacje bazują na informacjach dotyczących 14 000 galaktyk zbadanych i sfotografowanych w ramach wielkoskalowych przeglądów nieba zrealizowanych przez takie instrumenty kosmiczne jak WISE czy GALEX. Do tychże danych dołączono także informacje zebrane za pomocą stosunkowo niewielkiego 70-centymetrowego teleskopu Planewave w Sienie.

Czytaj także: Fala uderzeniowa mknie przez wszechświat i trzęsie galaktykami

W ramach swojego programu badacze chcą zrozumieć wpływ otoczenia na transformację samych galaktyk oraz gromadzenie się ich w gromadach po kilkadziesiąt-kilkaset galaktyk oraz w supergromady zawierające nawet tysiące galaktyk. Takie badania mogą przynieść nam zupełnie nowe informacje, bowiem wszystkie wcześniejsze symulacje kosmicznej sieci uwzględniały galaktyki tworzące gromady i grupy z galaktykami powstającymi w izolacji, ale jednocześnie nie uwzględniały gigantycznych wydłużonych włókien gazu, pyłu gwiazd, które rozciągają się między sąsiadującymi ze sobą gromadami.

Naukowcy zwracają uwagę na fakt, że młode galaktyki bardzo często docierają najpierw do takiego włókna o wyższej gęstości materii, a dopiero potem wzdłuż nich — niczym kosmiczną autostradą — podążają ku gromadom. Z tego też powodu naukowcy badający galaktyki znajdujące się w samych włóknach mogą badać skutki spotkania z otoczeniem o wyższej gęstości, jeszcze przed spotkaniem z gromadą galaktyk.

Zrzut ekranu z symulacji gromady galaktyk zawartej w kosmicznej sieci. Źródło:  Yannick Bahé

W swojej pracy naukowcy chcą skupić się na ocenie, w jaki sposób warunki panujące we włóknach kosmicznej sieci wpływają na ewolucję i przetwarzanie gazu w skupiskach o wyższej gęstości. To niezwykle istotna informacja dla zrozumienia procesu ewolucji galaktyk. jakby nie patrzeć, to w gęstych obłokach gazu i pyłu powstają gwiazdy. Naukowcy wskazują jednak, że owe skupiska mogą czasami przyspieszać, a czasami hamować proces powstawania gwiazd, co niesie za sobą bezpośredni wpływ na rozwój galaktyk.

Czytaj także: A cóż to takiego? Naukowcy znaleźli potężną strukturę, w której znajduje się 20 masywnych galaktyk. Tak powstają gromady

Astronomowie zwracają uwagę, że proces przetwarzania gazu w galaktykach wbrew pozorom wcale nie jest wydajny. Tylko niewielka część gazu międzygalaktycznego zmienia się w gwiazdy. Większość jest wywiewana z galaktyki z powrotem w przestrzeń międzygalaktyczną w postaci silnych wiatrów galaktycznych. Niewielka część tej materii ponownie pod wpływem grawitacji opada na galaktykę, ulega akrecji i niejako podlega recyklingowi w ramach tzw. cyklu barionowego.

Autorzy projektu wskazują, że galaktyki można sobie wyobrazić jako swoiste silniki przetwarzające gaz z ośrodka międzygalaktycznego. Część tego gazu przetwarzana jest na gwiazdy, a część wydmuchiwana jest ponownie w przestrzeń międzygalaktyczną, tworząc swoistą fontannę, z której część gazu ponownie opada z powrotem do takiej galaktyki. Gdy taka galaktyka jednak napotyka nagle gęste środowisko kosmicznej sieci, wszystko ulega zmianie. Ciśnienie wewnątrz galaktyki oraz cykl barionowy mogą ulec zmianie. W takim przypadku zależnie od sytuacji gaz może zostać z galaktyki całkowicie wyrwany, ale też może dojść do zablokowania dostaw nowego gazu do wnętrza galaktyki. W obu przypadkach dochodzi jednak do spowolnienia procesów gwiazdotwórczych, aż do całkowitego ich zatrzymania, gdy dostępny gaz w galaktyce zostanie wyczerpany. Jakby nie patrzeć, w nowym otoczeniu, także galaktyki zachowują się inaczej, niż w samotności.