Le galassie cambiano forma e dimensione nel tempo?

Le galassie sono disponibili in diverse forme e dimensioni. Quali fattori determinano la forma e le dimensioni di una galassia e come possono cambiare nel tempo?

La dimensione di una galassia dipende da come la materia era distribuita nell'universo primordiale e da come collassava sotto la sua stessa gravità per formare ammassi di materia (oscura) che le galassie si sarebbero formate attorno.

Le primissime galassie sono irregolari, ma quando la materia cadde verso di loro e svilupparono una coerente direzione orbitale, si formarono in un disco. Le onde di gravità nel disco vengono quindi visualizzate come bracci a spirale. Le grandi galassie che stanno attivamente formando stelle tendono ad avere questa struttura. Le piccole galassie non possono mai raggiungere il punto di formazione di un disco e rimanere irregolari.

Mentre le galassie si scontrano e interagiscono, le orbite delle stelle vengono interrotte. Il risultato della fusione di due grandi galassie a spirale è spesso una galassia in cui le stelle orbitano in tutte le direzioni, che assomiglia a una galassia ellittica. La formazione stellare nelle galassie ellittiche è spesso molto bassa. Le galassie ellittiche sono la forma più evoluta di galassie.

La scala temporale di questa evoluzione è lenta. Ci vogliono miliardi di anni perché le galassie si evolvano da una forma all'altra.

I dettagli del processo di formazione ed evoluzione della galassia sono ancora incerti. L'esatta natura della materia oscura sarà importante per capire come si formano le galassie. Il ruolo (se presente) svolto dai buchi neri nella formazione della galassia è incerto.

Sì, sicuramente.

Le galassie crescono attraverso un'accrescimento regolare della materia (sia oscura che barionica) e attraverso fusioni con altre galassie. Le fusioni minori (ovvero dove una galassia è molto più grande dell'altra) interrompono semplicemente la più piccola senza cambiare la forma della più grande (ma possono aumentare il suo tasso di formazione stellare per un po '). Le principali fusioni, in cui le galassie hanno dimensioni comparabili, possono "distruggere" completamente le galassie. Se le galassie che si fondono sono spirali, a volte possono stabilirsi in una galassia a spirale più grande, possibilmente con un rigonfiamento centrale potenziato. Ma a volte, a seconda tra l'altro del loro orientamento prima della fusione, diventano invece ellittiche.

Poiché l'Universo si sta espandendo, le galassie erano più vicine tra loro in passato e quindi la maggior parte della crescita ha già avuto luogo.

Piccole galassie che subiscono intensa formazione stellare, possono far saltare il loro gas a causa di un feedback stellare, in questo modo per liberarsi della maggior parte del loro gas e quindi de piega un po 'in termini di dimensioni e di "estinguere" se stessi.

Le galassie hanno origine dai grumi nella zuppa primordiale quasi liscia di gas e materia oscura (e radiazioni). Questi gruppi hanno una distribuzione dimensionale - la funzione di massa dell'alone - che è una legge di potenza a piccole masse e con un taglio esponenziale a grandi masse. Pertanto, le dimensioni delle galassie seguono una distribuzione simile.

La figura a sinistra in basso (creata con questo strumento ) mostra la distribuzione di aloni di materia oscura, ovvero il numero per volume ad una data massa oggi (spostamento rosso , linea continua) e quando l'Universo aveva solo due miliardi di anni ( , linea tratteggiata). Si può vedere che nei primi tempi, i grandi aloni non si erano ancora formati.$z=0$$z=3$

La figura a destra (dalla mia simulazione cosmologica) mostra quante stelle ci sono in un alone (simulato) di materia oscura di una data massa. Puoi vedere che segue una legge di potere approssimativa, ma con un po 'di dispersione.