Nereguliarios galaktikos: chaosas ir žvaigždėdaros protrūkiai

არარეგულარული გალაქტიკები: ქაოსი და ვარსკვლავთწარმოქმნის აფეთქებები

გრავიტაციული ურთიერთქმედებები, მოქცევითი ძალები და ინტენსიური ვარსკვლავთწარმოქმნა არარეგულარულ ფორმებში

ყველა გალაქტიკა არ შეესაბამება სპირალის მკლავების მოწესრიგებულ ან გლუვი ელიფსების კონტურებს, რომლებიც ჰაბლის „განშტოების ჩანგლის“ სქემაშია აღწერილი. ზოგიერთის – არარეგულარული გალაქტიკების – ფორმა ქაოსურია, სტრუქტურები დამახინჯებულია და მათში ხშირად მიმდინარეობს ინტენსიური ვარსკვლავთწარმოქმნის ეპიზოდები. ეს „არარეგულარული“ გალაქტიკები შეიძლება იყოს როგორც მცირე მასის, მუდმივად შეწუხებული ჯუჯა გალაქტიკები, ისე მასიური გალაქტიკები, რომლებიც მოქცევითი ურთიერთქმედების შედეგად ძლიერ დამახინჯდა. თუმცა ასეთი გალაქტიკები მხოლოდ გამონაკლისები არ არის – ისინი გვიჩვენებს, როგორ შეუძლია გრავიტაციულ ურთიერთქმედებებსა და აირის ნაკადებს წარმოქმნას ერთი შეხედვით უწესრიგო, მაგრამ დინამიკურად მნიშვნელოვანი ვარსკვლავთწარმოქმნა. ამ სტატიაში განვიხილავთ არარეგულარული გალაქტიკების მახასიათებლებს, მათი ქაოსური ფორმების მიზეზებსა და ინტენსიურ ვარსკვლავთწარმოქმნის გარემოს, რომელიც მათ ხშირად ახასიათებს.

1. არარეგულარული გალაქტიკების განსაზღვრება

1.1 დაკვირვებადი მახასიათებლები

არარეგულარულ გალაქტიკებს (შემოკლებით “Irr”) არ აქვთ მკაფიო დისკოს, ბირთვის ან ელიფსური ფორმა, რომელიც სპირალურ და ელიფსურ გალაქტიკებს ახასიათებს. დაკვირვებისას მათი იდენტიფიცირება ხდება შემდეგი ნიშნებით:

  • ასიმეტრიული, ქაოსური ფორმები – არ არსებობს მკაფიო ბირთვი-დისკოს განლაგება; მრავლადაა ერთმანეთისგან განსხვავებული ვარსკვლავთწარმოქმნის „კვანძები“, გადაადგილებული რეგიონები ან ნაწილობრივი რკალები.
  • მტვრის ზოლებისა და აირის გროვების უწესრიგო განლაგება, აშკარა სტრუქტურული წესრიგის გარეშე.
  • ხშირად მაღალი სპეციფიკური ვარსკვლავთწარმოქმნის მაჩვენებელი – ვარსკვლავთწარმოქმნის სიჩქარე, რომელიც ვარსკვლავების მასის ერთეულზე მოდის, შესაძლოა მკაფიო H II რეგიონებით ან ზემასიური ვარსკვლავების გროვებით.

არარეგულარული გალაქტიკები, როგორც წესი, საშუალო სპირალურ გალაქტიკებზე უფრო მცირე ზომისა და ნაკლები მასისაა, თუმცა არსებობს გამონაკლისებიც [1]. ისტორიულად ასტრონომები მათ ყოფენ Irr I-ად (გარკვეული სტრუქტურის მქონე) და Irr II-ად (სრულიად ამორფული).

1.2 ჯუჯებიდან თავისებურ ფორმებამდე

არარეგულარული გალაქტიკების უმეტესობა მცირე მასის ჯუჯა გალაქტიკებია, რომლებსაც სუსტი გრავიტაციული პოტენციალი აქვთ და ადვილად ირღვევა მათი სტრუქტურა. სხვა გალაქტიკები შეიძლება იყოს თავისებური (peculiar) გალაქტიკები, რომლებიც შეჯახებებისა და ურთიერთქმედებების შედეგად წარმოიქმნა და რომლებშიც ვარსკვლავთწარმოქმნის აფეთქებები ან მოქცევითი ნარჩენები ჩნდება. არარეგულარული გალაქტიკების „ქოლგა“ მოიცავს ობიექტთა ფართო სპექტრს, რომლებიც მკაფიო სპირალურ, ელიფსურ ან ლინზისებურ კატეგორიებში ვერ თავსდება.

2. გრავიტაციული ურთიერთქმედებები და მოქცევითი ძალები

2.1 გარემოს გავლენა

არარეგულარულ ფორმებს ხშირად ბიძგს აძლევს ჯგუფებისა და გროვების გარემო, სადაც ახლო გავლის შემთხვევები უფრო ხშირია. ან საკმარისია ერთი ახლო ურთიერთქმედება მასიურ მეზობელთან, რომ მცირე გალაქტიკის დისკო ძლიერ დამახინჯდეს და „დაგლეჯილ“ არარეგულარულ ფორმად იქცეს:

  • მოქცევითი კუდები ან რკალები ჩნდება, როდესაც მეზობელი გალაქტიკის გრავიტაცია ვარსკვლავებსა და აირს „ჭიმავს“.
  • ასიმეტრიული აირის განაწილება შეიძლება წარმოიქმნას, თუ სისტემა ნაწილობრივ ჩამოიშლება ან აირის ნაკადები სხვა მიმართულებით გადაიტანება.

2.2 თანამგზავრების დაშლა

იერარქიულ სამყაროში მცირე თანამგზავრი გალაქტიკები ხშირად მოძრაობენ უფრო მასიური გალაქტიკების (მაგ., ირმის ნახტომის) გარშემო და განმეორებით მოქცევით რყევებს განიცდიან, რის გამოც შეიძლება დისკები დაკარგონ და „გუნდებად“ იქცნენ. საბოლოოდ, ეს თანამგზავრები შეიძლება მთლიანად „დაიფშვნას“ ან მთავარი გალაქტიკის ჰალოში გაერთიანდეს, ხოლო მათი არარეგულარული ფორმა შუალედურ მდგომარეობას წარმოადგენს [2].

2.3 მიმდინარე შერწყმები

„ურთიერთქმედებად წყვილებში“, როდესაც შეჯახება წინ წასულია, გალაქტიკები შეიძლება სრულიად არარეგულარულად გამოიყურებოდეს და ვარსკვლავთწარმოქმნის მკვეთრი გააქტიურება გამოავლინოს. თუ მასათა შეფარდება დიდია, უფრო მეტად მცირე გალაქტიკა დაზიანდება და თავდაპირველ სტრუქტურას დაკარგავს, გადაიქცევა რა აირისა და ახალგაზრდა ვარსკვლავური გროვების მორევულ ნაკადად.

3. ვარსკვლავთწარმოქმნის აფეთქებები არარეგულარულ გალაქტიკებში

3.1 აირის დიდი მარაგი

არარეგულარულ გალაქტიკებს ხშირად აქვთ შედარებით დიდი რაოდენობით აირი (განსაკუთრებით ჯუჯა გალაქტიკებს), რაც ვარსკვლავთწარმოქმნის უეცრად გაძლიერებისთვის ხელსაყრელ პირობებს ქმნის, თუ აირი შეიკუმშება ან დარტყმით ტალღას განიცდის. ურთიერთქმედების დროს აირი შეიძლება მკვრივ რეგიონებში მიემართოს და ახალი ვარსკვლავური გროვების წარმოქმნას შეუწყოს ხელი [3].

3.2 H II-ის რეგიონები და „სუპერვარსკვლავური“ გროვები

არარეგულარულ გალაქტიკებს ხშირად აქვთ კაშკაშა H II-ის რეგიონები, რომლებიც გალაქტიკაში უწესრიგოდ არის გაფანტული. ზოგიერთი მათგანი ქმნის „სუპერვარსკვლავურ“ (super star) გროვებს – მასიურ, მკვრივ ჯგუფებს, რომლებშიც შეიძლება ათიათასობითიდან მილიონამდე ვარსკვლავი იყოს. ეს ვარსკვლავთწარმოქმნის ლოკალური კერებია, რომლებსაც ცხელი აირის „სუპერბუშტების“ გაბერვა შეუძლია და გალაქტიკას კიდევ უფრო ამახინჯებს.

3.3 ვოლფ-რაიეს (Wolf-Rayet) ვარსკვლავების კვალები და უკიდურესად აქტიური ვარსკვლავთწარმოქმნა

ზოგიერთ არარეგულარულ გალაქტიკაში (მაგ., ვოლფ-რაიეს ტიპის გალაქტიკებში) ვარსკვლავურ პოპულაციაში მრავლადაა მასიური, ხანმოკლე სიცოცხლის მქონე WR ვარსკვლავები, რაც უკიდურესად ინტენსიურ და ახლახან დაწყებულ ვარსკვლავთწარმოქმნაზე მიუთითებს. ასეთმა სტადიამ შეიძლება მკვეთრად შეცვალოს გალაქტიკის სიკაშკაშე და სპექტრი, მაშინაც კი, თუ მთლიანი მასა მცირე რჩება.

4. ქაოსური განაწილებების დინამიკა

4.1 ბრუნვის სუსტი ან უმნიშვნელო მხარდაჭერა

სპირალური გალაქტიკებისგან განსხვავებით, ბევრ არარეგულარულ გალაქტიკაში ბრუნვის სიჩქარის მკაფიო ველი არ არსებობს. ამის ნაცვლად, მოძრაობას განსაზღვრავს შემთხვევითი სიჩქარეები, ლოკალური დინება ან ნაწილობრივი ბრუნვა. ჯუჯა არარეგულარულ გალაქტიკებში მრუდები შეიძლება ნელა იზრდებოდეს ან ქაოსური იყოს სუსტი გრავიტაციის გამო; ამასთან, მოქცევითმა ეფექტებმა ეს კიდევ უფრო შეიძლება დაამახინჯოს.

4.2 გაზის ნაკადები და უკუკავშირი

აქტიური ვარსკვლავთწარმოქმნა ენერგიას მატერიის ვარსკვლავთშორის გარემოს გადასცემს (სუპერნოვების აფეთქებები, ვარსკვლავური ქარები), რაც ნაკადებს ან გადინებებს ქმნის. სუსტი გრავიტაციული ველის პირობებში ეს გადინებები უფრო ადვილად ფართოვდება და არარეგულარულ გარსებს ან ძაფოვან სტრუქტურებს წარმოქმნის. ასეთმა უკუკავშირმა დროთა განმავლობაში შესაძლოა გაზის დიდი ნაწილი გამოდევნოს, შეაფერხოს ვარსკვლავთწარმოქმნა და მცირე მასის სისტემა დატოვოს.

4.3 განვითარება ან გარდამავალი ეტაპი

არარეგულარული გალაქტიკები ხშირად ევოლუციის დროებით ეტაპს წარმოადგენენ, სანამ გაზის აკრეციით მასას აგროვებენ, ან სრულ დაშლასთან ან უფრო დიდ სისტემაში შერწყმასთან მიახლოებიან. „არარეგულარული“ იერი შესაძლოა მომენტალური მდგომარეობა იყოს, რომელიც არასტაბილურ განვითარებას ასახავს და არა მუდმივ მორფოლოგიურ მდგომარეობას [4].

5. არარეგულარული გალაქტიკების ცნობილი მაგალითები

5.1 დიდი და პატარა მაგელანის ღრუბლები (L/SMC)

სამხრეთ ნახევარსფეროდან ხილული ეს ირმის ნახტომის თანამგზავრები კლასიკური ჯუჯა არარეგულარული გალაქტიკებია, ირიბი ზოლებით, გაფანტული ვარსკვლავთწარმოქმნის კვანძებითა და ჩვენს გალაქტიკასთან უწყვეტი ურთიერთქმედებებით. ეს ახლომდებარე, მაღალი გარჩევადობის ლაბორატორიაა, სადაც შესაძლებელია არარეგულარული სტრუქტურების, ვარსკვლავთა გროვებისა და მოქცევითი ძალების გავლენის შესწავლა [5].

5.2 NGC 4449

NGC 4449 - კაშკაშა ჯუჯა ვარსკვლავთწარმოქმნის არარეგულარული გალაქტიკაა, რომელიც გამოირჩევა უხვი H II რეგიონებითა და დისკზე გაფანტული ახალგაზრდა ვარსკვლავთა გროვებით. ახლომდებარე გალაქტიკებთან ურთიერთქმედებამ, სავარაუდოდ, გაზი აამოძრავა და ვარსკვლავთწარმოქმნის მნიშვნელოვანი გააქტიურება გამოიწვია.

5.3 უჩვეულო სისტემები შერწყმის დროს

ისეთი გალაქტიკები, როგორიცაა Arp 220 ან NGC 4038/4039 („ანტენების გალაქტიკები“), შეიძლება არარეგულარულად გამოიყურებოდეს ინტენსიური შერწყმებით გამოწვეული ვარსკვლავთწარმოქმნის აფეთქებებისა და მოქცევითი დეფორმაციების გამო - თუმცა დროთა განმავლობაში შესაძლოა „დამშვიდდეს“ და ელიფსური ან დისკური ობიექტების ნარჩენებად იქცეს.

6. ფორმირების სცენარები

6.1 ჯუჯა არარეგულარული გალაქტიკები და კოსმოსური გაზი

ჯუჯა არარეგულარული გალაქტიკები შესაძლოა „პირველადი“ სისტემები იყოს, რომლებმაც სტაბილური დისკის შესაქმნელად საკმარისი მასა ან კუთხური იმპულსი ვერ შეიძინეს, ან უკვე განიცადეს გარე ზემოქმედება. გაზის დიდი რაოდენობის გამო შესაძლებელია ვარსკვლავთწარმოქმნის წყვეტილი ტალღები, რომლებიც ადგილობრივად ახალგაზრდა ვარსკვლავების ნათელ რეგიონებს ქმნის.

6.2 ურთიერთქმედება და დამახინჯებები

სპირალური ან ლენტურისებრი გალაქტიკები შეიძლება არარეგულარული გახდნენ, თუ მათზე ძლიერ იმოქმედა:

  • ახლო ჩავლები: მოქცევითი კუდები ან ნაწილობრივი დაშლა.
  • ძლიერი/მნიშვნელოვანი შერწყმები: როდესაც დისკი სრულად არ ნადგურდება, თუმცა ქაოსურ იერს იღებს.
  • აირის უწყვეტი აკრეცია: თუ ძაფები აირს ასიმეტრიულად აწვდის, გალაქტიკის დისკმა შესაძლოა ვერასოდეს შეიძინოს „მოწესრიგებული“ სტრუქტურა.

6.3 გარდამავალი მდგომარეობები

ზოგიერთი არარეგულარული გალაქტიკა მოგვიანებით შეიძლება ჯუჯა სფერულ გალაქტიკად იქცეს, თუ ვარსკვლავთწარმოქმნა შეწყდება და დარჩენილ აირს ზეახალი ვარსკვლავების ქარები გაიტანს, რის შედეგადაც მკრთალი, ძველი ვარსკვლავური სისტემა დარჩება. ან არარეგულარულმა გალაქტიკამ შეიძლება მეტი მასა შეიერთოს და უფრო ჩვეულებრივ სპირალურ ფორმაში დასტაბილურდეს, თუ კუთხურ მომენტს მიიღებს და დისკი „მოწესრიგდება“ [6].

7. ვარსკვლავთწარმოქმნის კავშირები

7.1 Kennicutt–Schmidt-ის კანონი

მიუხედავად იმისა, რომ არარეგულარულ გალაქტიკებს ჩვეულებრივ უფრო მცირე საერთო მასა აქვთ, მათ შეიძლება ერთეულ ფართობზე ვარსკვლავთწარმოქმნის მაღალი ინტენსივობა აჩვენონ. ხშირად სრულდება Kennicutt–Schmidt-ის კანონი (SFR ∝ Σgasn), სადაც n ≈ 1.4. ვარსკვლავთწარმოქმნის მკვრივ რეგიონებში მოლეკულური აირის მაღალი სიმკვრივე მნიშვნელოვნად აძლიერებს SFR-ის ინტენსივობას.

7.2 მეტალების ცვლილებები

წყვეტილი ვარსკვლავთწარმოქმნის ტალღების გამო, არარეგულარულ გალაქტიკებს შეიძლება ჰქონდეთ მეტალების არათანაბარი ან სპეციფიკური განაწილება, ქიმიური არაერთგვაროვნებებით, რომლებიც არასაკმარისი შერევის ან გამოტყორცნილი ქარის შედეგად წარმოიქმნება. მეტალურობის ამ სურათებზე დაკვირვება საშუალებას იძლევა აღვადგინოთ ვარსკვლავთწარმოქმნის ისტორია და აირის მოძრაობა.

8. დაკვირვებითი და თეორიული მიდგომები

8.1 ახლომდებარე ჯუჯა არარეგულარული გალაქტიკები

ისეთი სისტემები, როგორიცაა მაგელანის ღრუბლები, IC 10, IC 1613, ახლომდებარე ჯუჯა გალაქტიკებია, რომლებსაც Hubble-ით ან მიწისზედა ტელესკოპებით განსაკუთრებული დეტალურობით შეისწავლიან. მათში იკვლევენ ვარსკვლავთა გროვების პოპულაციებს, H II-ის სტრუქტურებსა და ვარსკვლავთშორისი გარემოს დინამიკას. ეს შესანიშნავი ობიექტებია დაბალი მასისა და დაბალი მეტალურობის გარემოში ვარსკვლავთწარმოქმნის კვლევებისთვის.

8.2 დიდი წითელი წანაცვლების ანალოგები

ადრეულ სამყაროში (z>2) ბევრი გალაქტიკა „გუნდას“ ან არარეგულარულ ფორმას ჰგავდა, რაც მიუთითებს, რომ კოსმოსური ვარსკვლავთწარმოქმნის მნიშვნელოვანი ნაწილი შესაძლოა არასტაბილურ ან დარღვეულ სტრუქტურებში მიმდინარეობდა. თანამედროვე ხელსაწყოები (JWST, დიდი მიწისზედა ტელესკოპები) ავლენს მრავალ მაღალი z-ის გალაქტიკას, რომლებიც კლასიკურ დისკურ/ელიფსურ ჩარჩოებში არ ჯდება და ადგილობრივ არარეგულარულებს ჰგავს, თუმცა უფრო დიდი მასით ან ვარსკვლავთწარმოქმნის უფრო მაღალი სიჩქარით.

8.3 სიმულაციები

კოსმოლოგიური სიმულაციები აერთიანებს აირის დინამიკასა და უკუკავშირს, რაც საშუალებას იძლევა წარმოიქმნას არარეგულარული ჯუჯა გალაქტიკები, მოქცევითი ჯუჯა გალაქტიკები ან ვარსკვლავთწარმოქმნის „კვანძები“, რომლებიც დაკვირვებულ არარეგულარულ გალაქტიკებს მოგვაგონებს. ეს მოდელები აჩვენებს, როგორ შეიძლება აირის აკრეციის, უკუკავშირის ენერგიის ან გარემოს უმნიშვნელო განსხვავებებმაც კი შეინარჩუნოს ან დაარღვიოს გალაქტიკების მორფოლოგიური წესრიგი [7].

9. დასკვნები

არარეგულარული გალაქტიკები ასახავს გალაქტიკების ევოლუციის „ქაოსურ“ მხარეს - მათი ფორმები უწესრიგოა, ვარსკვლავთწარმოქმნის კერები ფრაგმენტულადაა განაწილებული, ხოლო მათ მორფოლოგიაზე გავლენას ახდენს მოქცევითი ძალები, ურთიერთქმედებები და ვარსკვლავთწარმოქმნის „აფეთქებები“. ახლომდებარე ჯუჯა მაგალითებიდან (მაგელანის ღრუბლები) ადრეულ სამყაროში ვარსკვლავთწარმოქმნის შორეულ ამოფრქვევებამდე, არარეგულარული გალაქტიკები აჩვენებს, როგორ შეუძლია გარე გრავიტაციულ დარღვევებსა და შიდა უკუკავშირს გალაქტიკების ფორმირება ჰაბლის ჩვეულებრივი კატეგორიების მიუხედავად.

მრავალტალღოვანი დაკვირვებისა და მოწინავე სიმულაციების საფუძველზე ჩვენი ცოდნის გაღრმავებასთან ერთად, არარეგულარული გალაქტიკები შეუცვლელი ხდება იმის გასაგებად, თუ:

  1. მცირე მასის გალაქტიკების ევოლუციას ჯგუფებისა და გროვების გარემოში,
  2. ურთიერთქმედებების როლს ვარსკვლავთწარმოქმნის ხელშეწყობაში,
  3. გარდამავალ მორფოლოგიურ მდგომარეობებს სამყაროს „კოსმოსურ ზოოპარკში“, რომლებიც აჩვენებს, როგორ შეიძლება გალაქტიკები ერთი კატეგორიიდან მეორეში გადავიდნენ მოქცევითი ძალებისა და უკუკავშირის ზემოქმედებით.

ამრიგად, არარეგულარული გალაქტიკები ცხადყოფს გრავიტაციულ არეულობასა და ვარსკვლავთწარმოქმნის აქტივობას შორის ძლიერ კავშირს და წარმოაჩენს ყველაზე შთამბეჭდავ - და მეცნიერულად მნიშვნელოვან - სურათებს როგორც ახლომდებარე, ისე ყველაზე შორეულ სამყაროში.

მითითებები და დამატებითი საკითხავი

  1. Holmberg, E. (1950). „გალაქტიკების კლასიფიკაციის სისტემა.“ Arkiv för Astronomi, 1, 501–519.
  2. Mateo, M. (1998). „ადგილობრივი ჯგუფის ჯუჯა გალაქტიკები.“ Annual Review of Astronomy and Astrophysics, 36, 435–506.
  3. Hunter, D. A. (1997). „არარეგულარული გალაქტიკების ვარსკვლავთწარმოქმნის თვისებები.“ Publications of the Astronomical Society of the Pacific, 109, 937–949.
  4. Gallagher, J. S., & Hunter, D. A. (1984). „არარეგულარული გალაქტიკების ვარსკვლავთწარმოქმნის ისტორია და აირის შემცველობა.“ Annual Review of Astronomy and Astrophysics, 22, 37–74.
  5. McConnachie, A. W. (2012). „ჯუჯა გალაქტიკების დაკვირვებული თვისებები ადგილობრივ ჯგუფში და მის გარშემო.“ The Astronomical Journal, 144, 4.
  6. Tolstoy, E., Hill, V., & Tosi, M. (2009). „ვარსკვლავთწარმომქმნელი ჯუჯა გალაქტიკები.“ Annual Review of Astronomy and Astrophysics, 47, 371–425.
  7. Elmegreen, B. G., Elmegreen, D. M., & Leitner, S. N. (2003). „ვარსკვლავთწარმოქმნის აფეთქებები და ციმციმი მცირე მასის გალაქტიკებში: ვარსკვლავთწარმოქმნის ისტორია და ევოლუცია.“ The Astrophysical Journal, 590, 271–277.
Grįžti į tinklaraštį