Γαλαξίας και Ανδρομέδα: Σύγκρουση κοσμικής κλίμακας

Σε περίπου 5 δισεκατομμύρια χρόνια, όταν ο Ήλιος θα έχει διογκωθεί σε ερυθρό γίγαντα με διάμετρο περίπου όση η σημερινή απόσταση της Γης από το άστρο του πλανητικού μας συστήματος, δηλαδή η Γη θα έχει προ πολλού καεί και ενδεχομένως πέσει μέσα στον Ήλιο, μια άλλη δραματική αλλαγή θα βρίσκεται σε εξέλιξη: Ο Γαλαξίας μας θα συγκρούεται με τον κοντινότερο γείτονά του, τον Γαλαξία της Ανδρομέδας. Καθώς η βαρύτητα έλκει τα δύο μέλη του ζεύγους το ένα προς το άλλο, τα άστρα τους θα βγουν από τις τροχιές που έχουν σήμερα γύρω από τα γαλαξιακά κέντρα, οι δύο γαλαξίες θα αποκτήσουν προσωρινά μεγάλες ουρές, ενώ αέρια και σκόνη θα συμπιεστούν προς το μέρος των δύο γαλαξιακών πυρήνων που θα πλησιάζουν. Οι μεγάλες σπείρες που είχαν και οι δύο γαλαξίες εδώ και πολλά δισεκατομμύρια χρόνια, θα πάψουν να υπάρχουν.

Τελικά, τα κέντρα των δύο γαλαξιών θα συνενωθούν και τα αέρια που θα συρρέουν προς το ακόμη πιο ισχυρό βαρυτικά κοινό κέντρο, θα πυροδοτήσουν εκρήξεις αστρογένεσης, με ρυθμό 100 φορές πιο γρήγορο απ’ ό,τι δημιουργούνται καινούρια άστρα σήμερα και στους δύο γαλαξίες. Ταυτόχρονα, θα τροφοδοτήσουν τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, που κρύβονται στο κέντρο και του Γαλαξία και της Ανδρομέδας. Οι μαύρες τρύπες θα μεγαλώσουν, ενώ θα εξαπολύουν μια θύελλα σωματιδίων υψηλής Ενέργειας και ακτινοβολία, που θα είναι λαμπρότερη από την ακτινοβολία του συνόλου των άστρων και των δύο γαλαξιών μαζί. Περίπου 100 εκατομμύρια χρόνια αργότερα, οι δύο υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες θα ακολουθήσουν μια σπειροειδή διαδρομή που θα οδηγήσει στη συνένωσή τους σε μια ακόμη μεγαλύτερη μαύρη τρύπα, σε ένα επεισόδιο που θα ακουστεί πολύ μακριά μέσα στο σύμπαν, λόγω των ισχυρών βαρυτικών κυμάτων που θα προκαλέσει.

Κενός χώρος

Παρά τα «πυροτεχνήματα», αυτή η διαδικασία που βρίσκεται ήδη σε εξέλιξη, δεν είναι μια σύγκρουση με την τυπική έννοια της λέξης. Οι γαλαξίες αποτελούνται κυρίως από κενό χώρο. Τα περίπου 300 δισεκατομμύρια άστρα του Γαλαξία μας απέχουν το ένα από το άλλο κατά μέσο όρο 5 έτη φωτός. Η πυκνότητα του αέρα στο επίπεδο της θάλασσας στη Γη είναι περίπου 100 εκατομμύρια δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από τη μέση πυκνότητα των αερίων που βρίσκονται διάχυτα στον διαστρικό χώρο. Με άλλα λόγια, παρότι μια συνένωση γαλαξιών αποτελεί σοβαρότατο μετασχηματισμό στη ζωή ενός γαλαξία και πηγή έκλυσης τεράστιων ποσοτήτων Ενέργειας, τα περισσότερα άστρα απλώς θα περάσουν το ένα δίπλα από το άλλο, κατά τη διάρκεια της όλης διαδικασίας.

Μετά από 3,875 δισεκατομμύρια χρόνια

Παρ’ όλα αυτά, οι συνενώσεις γαλαξιών είναι όχι μόνο εντυπωσιακές, αλλά και σημαντικές. Μελετώντας τις συνενώσεις άλλων γαλαξιών, μπορούμε να δούμε το μέλλον του δικού μας. Μπορούμε να κατανοήσουμε την ιστορία του ορατού σύμπαντος, καθώς σε προηγούμενες φάσεις της εξέλιξής του, οι γαλαξιακές συγκρούσεις ήταν πολύ πιο συνηθισμένες. Προσομοιώσεις με βάση τα αστρονομικά δεδομένα δείχνουν ότι τα τελευταία 10 δισεκατομμύρια χρόνια ο Γαλαξίας μας έχει συνενωθεί 5 φορές με μικρότερους γαλαξίες, μέχρι να γίνει ο μεγάλος σπειροειδής που είναι σήμερα.

Υπέρυθροι

Τις προηγούμενες δεκαετίες, οι αστρονόμοι είχαν διαπιστώσει ότι πολλοί από τους Φωτεινούς Υπέρυθρους Γαλαξίες (LIRG) και σχεδόν όλοι οι Υπερφωτεινοί Υπέρυθροι Γαλαξίες (ULIRG), εκείνοι δηλαδή που εκπέμπουν πολύ περισσότερο φως στο υπέρυθρο συγκριτικά με τους υπόλοιπους, είναι γαλαξίες που βρίσκονται σε φάση σύγκρουσης – συνένωσης. Οι ULIRG είναι οι πιο βίαιες συνενώσεις και εκπέμπουν συνήθως ένα τρισεκατομμύριο φορές περισσότερη ακτινοβολία συγκριτικά με τον Ηλιο. Σύμφωνα με μια θεωρία, οι ULIRG αποτελούν πρώιμες, καλυμμένες από σκόνη και αέρια φάσεις συγκρούσεων γαλαξιών, που καταλήγουν στον σχηματισμό κβάζαρ, δηλαδή γαλαξιών με τεράστια μάζα και πολύ ενεργή μαύρη τρύπα.

Μετά από 5 δισεκατομμύρια χρόνια

Όμως, μέχρι πρόσφατα, οι αστρονόμοι δεν διέθεταν τα εργαλεία για να έχουν στη διάθεσή τους τα απαραίτητα δεδομένα, που τους χρειάζονταν για να κατασκευάσουν μοντέλα σύγκρουσης γαλαξιών. Μεγάλο μέρος της υπό εξέλιξη διαδικασίας πραγματοποιείται πίσω από παχιά νέφη σκόνης, που είναι δύσκολο να διαπεραστούν, ακόμη και με τα ισχυρότερα οπτικά τηλεσκόπια. Αλλά με τα νέα όργανα σε υπάρχοντα τηλεσκόπια και σε τηλεσκόπια που σχεδιάζονται να κατασκευαστούν ή να τεθούν σε τροχιά (όπως το τηλεσκόπιο «Τζέιμς Γουέμπ» σε δέκα μέρες από σήμερα), οι επιστήμονες εκτιμούν ότι θα μπορέσουν να απαντηθούν μερικά μεγάλα ερωτήματα για τις γαλαξιακές συγκρούσεις – συνενώσεις. Για παράδειγμα, ερωτήματα σχετικά με τον τρόπο που σχηματίζονται τα νέα άστρα μέσα στο χάος μιας γαλαξιακής σύγκρουσης και το πώς η ακτινοβολία, που απελευθερώνεται από τις μαύρες τρύπες, που μεγαλώνουν και τελικά συνενώνονται, επηρεάζει το σχήμα του νέου γαλαξία γύρω τους. Ακόμη, γιατί σχεδόν σε όλους τους γαλαξίες, ελλειπτικούς και ελλειψοειδείς, η αναλογία μάζας της κεντρικής μαύρης τρύπας και των άστρων του γαλαξία είναι περίπου 1 προς 1.000.

Γαλαξιακοί άνεμοι

Κι αυτά δεν είναι τα μόνα ερωτήματα που ζητούν απάντηση. Σε γαλαξίες που συνενώνονται έχει διαπιστωθεί ότι σε προχωρημένη φάση κοντά στο γαλαξιακό κέντρο δημιουργούνται πυκνές συγκεντρώσεις σκόνης και αερίων. Αλλά κάτω από την επίδραση της ακτινοβολίας των άστρων, που σχηματίζονται και συνήθως πεθαίνουν (εξαντλούν τα καύσιμά τους) νωρίς, πολλά απ’ αυτά καταλήγοντας εκρηκτικά ως υπερκαινοφανείς (σουπερνόβα) αστέρες, αλλά και κάτω από την επίδραση της ακτινοβολίας από τη διαδικασία συνένωσης των μαύρων τρυπών, δημιουργούνται τεράστιας ισχύος άνεμοι, που μπορούν να απομακρύνουν από το γαλαξιακό κέντρο περισσότερη ύλη απ’ όση καταλήγει να σχηματίσει άστρα. Αυτές οι ροές ύλης ταξιδεύουν μερικές φορές με αρκετή ταχύτητα, ώστε να μπορούν να ξεφύγουν από τη βαρυτική έλξη του γαλαξία και να διαχυθούν στον διαγαλαξιακό χώρο.

Μετά από 5,75 δισεκατομμύρια χρόνια

Στις 6 απεικονίσεις που δημοσιεύουμε, εμφανίζονται οι δύο γαλαξίες να προσεγγίζουν ο ένας τον άλλο με αυξανόμενη ταχύτητα (τωρινή κατάσταση), μετά αφού περάσουν ο ένας μέσα από τον άλλο να απομακρύνονται επιβραδυνόμενοι από τη μεταξύ τους έλξη και μετά να ξαναπροσεγγίζουν για να καταλήξουν τελικά να συνενωθούν σε έναν μεγάλο ελλειπτικό – και όχι σπειροειδή όπως οι αρχικοί – γαλαξία.

Μετά από 3,75 δισεκατομμύρια χρόνια

Μετά από 4 δισεκατομμύρια χρόνια

Μετά από 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια

Επιμέλεια: Σταύρος Ξενικουδάκης
Πηγή: «Scientific American»
Ριζοσπάστης