Hubble obserwuje połączenie trzech galaktyk

W przypadku trzech galaktyk określanych jako SDSSCGB 10189 są one oddalone od siebie o 50 000 lat świetlnych i zbliżają się do siebie, gdy łączą się w jedną masywną galaktykę.

Fuzje galaktyk nie są egzotyczne. Hubble uchwycił wiele galaktyk w akcie łączenia. Nasza własna galaktyka Drogi Mlecznej jest w grze, ponieważ powoli absorbuje Wielki i Mały Obłok Magellana. Inna z naszych sąsiadek, Sagittarius Dwarf Spheroidal Galaxy (SDSG), również jest w trakcie łączenia się i kilkakrotnie przechodziła przez dysk Drogi Mlecznej, za każdym razem tracąc masę.

Chociaż technicznie są to fuzje, w rzeczywistości są bardziej jak absorpcje, ponieważ Droga Mleczna jest o wiele masywniejsza niż Obłoki Magellana i SDSG. Nawet po tym, jak Droga Mleczna pochłonie wszystkie trzy, nasza galaktyka nadal będzie wyglądać prawie tak samo. Sprawy rozgrywają się inaczej, gdy zderzają się trzy masywne galaktyki, jak na zdjęciu z Hubble’a. Po połączeniu staną się jedną, masywną galaktyką, prawdopodobnie eliptyczną galaktyką. Ale podczas gdy się łączą, będą siać na sobie nawzajem grawitacyjną rzeź, wyrzucając ogony gazu w przestrzeń kosmiczną i powodując powszechne procesy gwiazdotwórcze.

Astronomowie badają łączenie się galaktyk, ponieważ odgrywają one kluczową rolę we Wszechświecie. Współczesny Wszechświat zawiera ogromną liczbę ogromnych galaktyk, ale naukowcy uważają, że stały się one tak duże tylko poprzez fuzje. (Chociaż ostatnie wyniki z JWST sugerują, że w ciągu pierwszych kilkuset milionów lat istnienia Wszechświata istniały masywne galaktyki.)

Hubble dostrzegł wiele połączeń między dwiema masywnymi galaktykami. Poniższy montaż pochodzi z Hubble Imaging Probe of Extreme Environments and Clusters (HiPEEC), przeglądu badającego powstawanie gromad gwiazd w ekstremalnych środowiskach sześciu łączących się galaktyk. Zdjęcia pokazują pary łączących się galaktyk.

Potrójne łączenie galaktyk jest rzadkie, ale Hubble je dostrzegł. W lutym 2022 roku zespół Hubble’a opublikował zdjęcie IC 2431, kolejnego odległego trio łączących się galaktyk oddalonych o około 682 miliony lat świetlnych. Środek zdjęcia jest zasłonięty przez pył, ale trzy galaktyki są nadal wyraźnie widoczne, gdy oddziałują grawitacyjnie ze sobą.

Zdjęcie wiodące pochodzi z próby zrozumienia najmasywniejszych, najjaśniejszych galaktyk we Wszechświecie. Nazywane są najjaśniejszymi galaktykami gromady (BCG) i są najjaśniejszymi galaktykami w danej gromadzie galaktyk. Niektóre BCG są 100 miliardów razy masywniejsze od naszego Słońca, a większość z nich jest eliptyczna. BCG znajdują się w kinematycznym i geometrycznym centrum ich gromady macierzystej.

Łączenie się galaktyk zrestrukturyzuje nasz mały zakątek Wszechświata w długich okresach czasu. Droga Mleczna znajduje się w Grupie Lokalnej galaktyk, wraz z inną dużą galaktyką spiralną, Andromedą. Za kilka miliardów lat para połączy się i utworzy jedną galaktykę (Milkdromeda) Grupa Lokalna zawiera również około 50 mniejszych galaktyk i tysiące gromad kulistych. Jest ułożony w kształt hantli, z Drogą Mleczną i jej satelitami w jednym płacie i Andromedą i jej satelitami w drugim płacie.

Za kilkadziesiąt miliardów lat wszystkie obiekty w Grupie Lokalnej zostaną połączone w jedną gigantyczną galaktykę eliptyczną. Kiedy Hubble dostrzega potrójne łączenie się galaktyk, są one tylko migawkami tego epickiego procesu łączenia i łączenia materii. Interesujące jest przypuszczenie, że materia będzie łączyć się w coraz większe aglomeracje. Ale tak się nie stanie. Grawitacja jest niezwykle potężna i gdyby pozostawić ją samym sobie, mogłaby ostatecznie zebrać całą materię w jedną supergigantyczną, ultra-turbo-masywną galaktykę eliptyczną. Ale grawitacja nie jest niezwykle potężna i nie jest sama.

Wszechświat rozszerza się, napędzany przez ciemną energię, przeciwwagę grawitacji. W mniejszych skalach grawitacja może działać magicznie na regiony Wszechświata, które mają nadmierne zagęszczenie materii. Te nadmierne zagęszczenia sięgają czasów Wielkiego Wybuchu. Ale na większą skalę te nadmierne gęstości są pokonywane przez ciemną energię. Tak długo, jak ciemna energia napędza ekspansję Wszechświata, grawitacja nigdy nie osiągnie ostatecznego zwycięstwa. Nigdy nie może zjednoczyć całej materii.

Nasza Grupa Lokalna jest ogromna, ale wciąż wystarczająco mała, aby należeć do jeszcze większej struktury zwanej Supergromadą w Pannie. Wszechświat jest pełen tych supergromad, które istnieją w swego rodzaju układzie przypominającym sieć włókien i grudek. Są naprawdę ogromne, a supergromada w Pannie rozciąga się na około 110 milionów lat świetlnych. Na tych dużych odległościach grawitacja jest poważnie osłabiona. Nie ma mocy przekształcania supergromad takich jak Panna.

Na tym się nie kończy. Możemy oddalić się jeszcze bardziej i zobaczyć, że Supergromada w Pannie jest częścią innej struktury zwanej Supergromadą Laniakea.

Ciągła ekspansja Wszechświata jest jak linia grawitacji na piasku. Po prostu nie może tego pokonać. Wielkoskalowa struktura Wszechświata pokazuje dlaczego. Kiedy zbliżymy się do Drogi Mlecznej, wydaje się ona niewielka w porównaniu. Nawet potrójne połączenie na wiodącym zdjęciu z Hubble’a wydaje się niewielkie w porównaniu, a w to połączenie zaangażowanych są setki miliardów gwiazd – a może nawet więcej – i kto wie, ile jeszcze dziesiątek lub setek tysięcy gwiazd rodzi się w rezultacie. Nawet nie próbuj zgadywać, ile planet dotyczy i czy jedna z nich może być gospodarzem życia.

Jest bardzo mało prawdopodobne, że ludzkość będzie w pobliżu, gdy te trzy galaktyki w końcu połączą się w jedną ogromną galaktykę eliptyczną. To samo dotyczy fuzji Drogi Mlecznej i Andromedy. Jest bardzo mało prawdopodobne, że Ziemia w ogóle tu będzie, ponieważ Słońce mogło pochłonąć ją w fazie czerwonego olbrzyma.