Galaxy Quest - Platz - 2020

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Anonim
Ich würde die American Astronomical Society-Konferenz nicht als die größte Partyszene der Welt bezeichnen, aber es macht viel mehr Spaß, als viele Leute denken. Als ob es nicht genug wäre, den ganzen Tag über das Schicksal des Universums oder die Suche nach bewohnbaren Planeten zu sprechen, gibt es die eigentlichen Parteien, sowohl halboffizielle als auch off-the-grid. Die Konferenz bringt natürlich viele Neuigkeiten mit sich, wie etwa das mögliche binäre supermassive Schwarze Loch, über das ich vor ein paar Wochen geschrieben habe. Aber für mich liegt die eigentliche Handlung in den breiten Trends, die nicht die Titelseiten bilden, sondern alles, was funktioniert.
Wenn ich ein einziges Thema auswählen müsste, das dieses vergangene Meeting definiert hat, wären es Galaxien. Sandy Faber von der University of California in Santa Cruz hat diesen Geist in einem der Keynotes festgehalten. Sie verglich das Verständnis von Astronomen von Galaxien heute mit ihrem Verständnis von Sternen vor einem halben Jahrhundert. Damals hatten Astronomen einen Aha-Moment, als sie die beobachteten Muster der Sterneigenschaften mit dem neuen theoretischen Verständnis der Kernfusion verbanden. Nach jahrtausendelangen kreativen Erklärungen, bei denen es um Himmelswagen und kämpfende Götter ging, wurde den Menschen endlich klar, warum die Sonne scheint und woher die chemischen Elemente in unserem Körper kommen.

Heute machen Astronomen das Gleiche für Galaxien: Sie verbinden beobachtete Muster der Galaxieeigenschaften mit neuem theoretischem Verständnis. Die Theorie beinhaltet die Arbeit der Schwerkraft in Systemen mit Milliarden beweglicher Teile. In der sich abzeichnenden Synthese beginnen Galaxien als Klumpen dunkler Materie in verschiedenen Größen. Niemand weiß, was die dunkle Materie ist, aber für diese Zwecke macht es keinen Unterschied. Wichtig ist nur, dass dunkle Materie tot-simpel ist: Sie bewegt sich herum, übt die Schwerkraft aus und macht nicht viel anderes. Die Klumpen wachsen durch Kollision und Verschmelzung. Gasbecken in ihnen. Das Gas ist das, was die sichtbare Galaxie erzeugt - die leuchtende Kugel oder das Nadelrad der Sterne.

Aus Gründen, die ihnen am besten bekannt sind, nennen Astronomen die Klumpen "Halos" wie einen glänzenden, zierlichen Ring über dem Kopf von Simon Templar. Tatsächlich sind es keine Ringe, sie leuchten nicht und sie haben niemanden über dem Kopf. Sie sind dunkle Kugeln, die die sichtbare Galaxie umhüllen und sie um 10 bis 1 überwiegen. Wenn überhaupt, dann ist es die sichtbare Galaxie, die der glänzende, zierliche Teil ist.
In ihrem Vortrag und einem am selben Tag veröffentlichten Vortrag schlug Faber ein einfaches Gesetz vor, das die große Vielfalt der Galaxien auf verblüffend gute Weise erklärt: Wenn ein wachsender Halo eine kritische Masse erreicht, bilden sich darin Sterne und wenn der Halo übersteigt eine obere Massenschwelle, die Sterne hören auf zu bilden. Mit anderen Worten, eine Galaxie ist entweder "ein" oder "aus" - sie bildet Sterne oder nicht. Wie bei einer Hausparty geht es erst los, wenn genug Leute auftauchen und alle coolen Kinder aussteigen, wenn es zu voll wird.
Der Wert der kritischen Masse ist nicht gut bekannt, könnte aber etwa 10 Millionen Mal so groß sein wie die Masse der Sonne. Alles, was kleiner ist als das, hat keine Schwerkraft, um sein Gas gegen die Kräfte zu halten, die es zerstreuen, wie Supernova-Explosionen. Es wird angenommen, dass die obere Schwelle etwa eine Billion mal der Sonnenmasse beträgt. Der Grund für diese Schwelle ist immer noch unklar, könnte aber mit der Stärke der Schwerkraft einer Billion Sonne zu tun haben, die die Gaswolken zu stark aufwirbelt, als dass sie Sterne bilden könnten. Schwarze Löcher können auch Dinge vermasseln: Eine riesige Galaxie hat ein proportional riesiges schwarzes Loch im Kern, das die Sternentstehung pfeifen kann - fast wörtlich: Das Loch bläst Gas aus der Galaxie und erstickt die Sternentstehung.
Das einfache An-Off-Gesetz von Faber erklärt einige scheinbar widersprüchliche Bemerkungen. Erstens, so weit die Astronomen in der Vergangenheit sehen können, sehen sie riesige Galaxien. Wie kann das sein, wenn Halos klein anfangen und sich aufbauen? Nach Fabers Gesetz lautet die Antwort die kritische Masse. Einige Galaxien hatten einfach Glück, dass sie groß anfangen, und wir sehen sie natürlich zuerst, bevor die kleinen so groß geworden sind, dass sie aufleuchten.
Zweitens: Wenn kleine Halos der Grundbaustein des galaktischen Universums sind, warum sehen Astronomen so wenige kleine Galaxien? Die Theorie sagt voraus, dass hunderte von kleinen Galaxien wie wütende Bienen um unsere Milchstraße surren sollten, doch Astronomen haben nur ein paar Dutzend gefunden. Nach Fabers Gesetz ist das so, weil die kleinen Jungen noch nicht eingeschaltet sind. Gib ihnen Zeit. Beim Sci Am-Podcast dieser Woche erläutert Josh Simon von Caltech das rätselhafte Fehlen dieser kleinen Galaxien. So viel Astronomie konzentriert sich auf die größten, hellsten und schwersten, aber einige der größten Fragen zu Galaxien betreffen die Kleinen.
Eine Reihe weiterer Gespräche auf der Konferenz hat die Synthese konkretisiert. Sobald die Sternformation eingeschaltet ist, brennt sie mit nahezu konstanter Helligkeit, bis sie sich ausschaltet. Shardha Jogee von der University of Texas beschrieb, dass selbst Starbursts - Perioden der frenetischen Sternentstehung, die häufig durch Galaxienkollisionen ausgelöst werden - nur einen bescheidenen Schritt gegenüber der normalen Sternentstehungsrate einer Galaxie darstellen. Robert Kennicutt von der University of Arizona sagte, dass es ein einfaches Gesetz gibt, das unter allen Bedingungen auf alle Galaxien anwendbar ist und die Geschwindigkeit der Sternentstehung mit der Gasdichte in Beziehung setzt.Niemand weiß warum. Normalerweise sagen Wissenschaftler: "Nun, es ist komplizierter als das …" Aber hier ist ein Fall, wo es ist einfacher als die Menschen erwarteten.
In meinem nächsten Blogeintrag werde ich einen der rätselhaften Aspekte von Galaxien diskutieren, die auf der Konferenz auftauchten.

Die geäußerten Ansichten sind die des Autors und sind nicht notwendigerweise die.