Bir galaksi kümesindeki gazların ve yıldızların neye benzediğini gösteren bir bilgisayar simülasyonu, galaksi kümelerinin kozmik filamentler ağında nasıl gömülü olduğunu vurguluyor. Renkli görüntülerde görüntünün yoğunluğu ve rengi, gazın yoğunluğunu ve sıcaklığını temsil eder. Bu şekiller, bir filamanın içine gömülmüş bir galaksiye yapılan ardışık yakınlaştırmaları göstermektedir. Sağ üstten saat yönünün tersine doğru ilerleyen ölçek çubukları, 3,3 milyon ışık yılı, 3,3 milyon ışık yılı, 330 bin ışık yılı, 33 bin ışık yılı uzunlukları temsil ediyor. Sağ alttaki görüntü, bu simüle edilmiş kümedeki galaksilerdeki yıldızları, ölçek çubuğu 330 bin ışık yılına karşılık gelecek şekilde göstermektedir. WISESize programı, yakındaki evrene nüfuz eden kozmik ağda hareket ederken galaksilerdeki gaz ve yıldızların uzaysal dağılımını ölçmek için gözlemleri kullanacak. Kredi bilgileri: Yannick Bahé
Profesör Gregory Rudnick’in Kansas Üniversitesi’ndeki ekibi, önemli bir NSF bağışıyla finanse edilen galaksilerin evrimini ve yıldız oluşum süreçlerini araştırıyor. Çalışma, öğrencileri araştırma ve lise eğitim programlarına dahil ederek çeşitli kozmik ortamların galaksiler üzerindeki etkisini araştırıyor.
Kansas Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, yaşamları boyunca farklı ortamlardan oluşan bir “kozmik ağ” boyunca dolaşan galaksilerin evriminin ardındaki karmaşık mekanizmaları daha iyi anlamayı umuyorlar.
KU’da fizik ve astronomi profesörü Gregory Rudnick, yakın zamanda Ulusal Bilim Vakfı’ndan 375.000 $ hibe kazanan bir ekibe liderlik ediyor ve bu ekibin, galaksilerin galaksilerin gaz içeriği ve yıldız oluşumu özelliklerini incelemek için gittikleri yere göre değişiyor. Evren.
Galaktik Ortamı ve Etkisini Keşfetmek
Rudnick, “Bu projenin temel amacı, çevresel faktörlerin galaksilerin dönüşümü üzerindeki etkisini anlamaktır” dedi. “Evrende galaksiler, değişen yoğunluklarla karakterize edilen, düzgün olmayan bir dağılıma yayılmıştır. Bu galaksiler, yüzlerce ila binlerce galaksiden oluşan büyük kümelerin yanı sıra onlarca ila yüzlerce galaksiden oluşan daha küçük gruplar halinde bir araya geliyor.
Ek olarak, galaksilerin uzun filamentli yapıların parçası olabileceğini veya evrenin daha düşük yoğunluklu bölgelerinde izole edilmiş bir durumda bulunabileceğini söyledi.
Önceki çalışmalar çoğunlukla kümelerdeki ve gruplardaki galaksileri, “alan” olarak adlandırılan evrenin en düşük yoğunluklu bölgelerindeki galaksilerle karşılaştırmaya odaklanıyordu. Bu çalışmalar, en yoğun bölgeleri birbirine bağlayan filament otoyolunu ihmal etti. Rudnick’in ekibi, galaksilerin, onları galaktik gruplara ve galaksi kümelerine yönlendiren ve yol boyunca galaksilerin evrimini değiştiren filamentler halinde çevreye nasıl tepki verdiğine odaklanarak evrendeki yoğunlukların tüm dinamik aralığını göz önünde bulunduracak.
Rudnick, “Galaksiler, gruplara ve kümelere ilerlemeden önce ilk kez yoğun bir ortam deneyimleyerek bu filamentlere doğru bir yol izliyor” dedi. “Filamentlerdeki galaksileri incelemek, galaksilerin yoğun ortamlarla ilk karşılaşmalarını incelememize olanak tanıyor. Kümelerin ‘kentsel merkezlerine’ giren gökadaların çoğunluğu bunu bu ‘süper otoyollar’ boyunca yapıyor; yalnızca çok az sayıda tanesi, çevreleriyle fazla etkileşime girmeden onları kümelere ve gruplara getiren kırsal rotaları kullanıyor. Filamentler eyaletler arası otoyollara benzerken, yoğun bölgelere giden bu daha az seyahat edilen rotalar, şehir sınırlarına erişmek için Kansas’taki kırsal yollarda araç kullanmanın benzetmesine benziyor. Galaksiler filamentler halinde var olabilirler veya bir ip üzerindeki boncuklar gibi filamentler halinde bulunan gruplar halinde bulunabilirler. Aslında evrendeki galaksilerin çoğu gruplar halinde bulunur. Dolayısıyla çalışmamızla hem galaksiler üzerindeki çevresel etkilerin başlangıcına hem de galaksilerin en sık bulundukları bölgelerde, filamentlerde ve gruplarda nasıl davrandıklarına dair eş zamanlı bilgi edineceğiz.”
Baryon Döngüsü ve Kozmik Önemi
Çalışmanın temel odak noktalarından biri, bu filamentler, alanlar, gruplar ve gökada kümeleri içindeki koşulların, gökadaların içindeki ve etrafındaki gazların “baryon döngüsünü” nasıl değiştirdiği olacaktır. Her kozmik mahalle, gazın galaksilerin içinde ve çevresinde nasıl davrandığını değiştirir ve hatta yıldızların oluştuğu en yoğun moleküler gazı bile etkileyebilir. Dolayısıyla bu baryon döngüsünün kesintiye uğraması yeni yıldız üretimini artırabilir veya engelleyebilir. Son zamanlarda, astronomi topluluğu tarafından 2020’ler için astronomik araştırma hedeflerini belirlemek üzere hazırlanan bir federal rapor – Astro2020 Decadal araştırması – baryon döngüsünün anlaşılmasını önümüzdeki on yıl için önemli bir bilim konusu olarak adlandırdı.
“Galaksiler arasındaki boşluk gaz içerir. Aslında evrendeki atomların çoğu bu gazın içindedir ve bu gaz galaksilere birikebilir” dedi Rudnick. “Bu galaksiler arası gaz yıldızlara dönüşüyor, ancak bu sürecin verimliliği nispeten düşük ve yıldız oluşumuna yalnızca küçük bir yüzde katkıda bulunuyor. Çoğunluk büyük rüzgarlar şeklinde dışarı atılır. Bu rüzgarların bir kısmı uzaya doğru çıkarken, diğerleri geri dönüştürülerek geri dönüyor.
“Bu sürekli birikim, geri dönüşüm ve dışarı akış döngüsüne baryon döngüsü denir. Galaksiler, galaksiler arası ortamdan gaz çeken ve bir kısmını yıldızlara dönüştüren baryon işleme motorları olarak kavramsallaştırılabilir. Yıldızlar da süpernovaya dönüşerek daha ağır elementler üretirler. Gazın bir kısmı uzaya üflenerek, sonunda galaksiye geri dönen galaktik bir çeşme oluşturuyor.”
Ancak Rudnick, galaksilerin yoğun bir ortamla karşılaştıklarında çevredeki gazdan geçişlerinden kaynaklanan bir basınçla karşılaşabileceklerini ve bu basıncın ya galaksideki gazı aktif olarak uzaklaştırarak ya da galaksiyi geleceğinden mahrum bırakarak baryon döngüsünü bozabileceğini söyledi. gaz kaynağı. Aslında, kümelerin merkezlerinde, galaksiler, gaz kaynakları kesildiğinde yıldız oluşturma güçlerinin söndüğünü görebilirler.
“Bu bozulma, galaksilerin gaz alımını ve atılımını etkileyerek yıldız oluşum süreçlerinde değişikliklere yol açıyor” dedi. “Yıldız oluşumunda geçici bir artış olsa da, neredeyse tüm durumlarda bu, sonunda yıldız oluşumunda bir düşüşe neden oluyor.”
Rudnick’in KU’daki işbirlikçileri arasında lisans araştırmacılarının yanı sıra çalışmaları hibe teklifinin şekillenmesine yardımcı olan Kim Conger gibi lisansüstü öğrenciler de yer alacak. Siena Koleji’nde fizik ve astronomi profesörü olan yardımcı araştırmacı Rose Finn de öğrencileri işe alacak ve eğitecek.
Araştırmacılar aşağıdaki gibi astronomik veri kümelerini kullanacaklar: DESI Eski Araştırması, BİLGEVe GALEX Yaklaşık 14.000 galaksinin görüntülenmesi. Her iki kampüsteki personel tarafından ilave yeni gözlemler gerçekleştirilecektir. Siena’nın 0,7 m Planewave teleskopu hibe yoluyla satın alınacak özel bir filtreyle donatılmış galaksilerin yeni görüntülerini elde etmek. KU öğrencileri, 2021 ve 2023’teki ortak Gözlemsel Astronomi kursunda zaten yaptıkları gibi, Siena teleskopu ile uzaktan gözlem yapabilecekler.
İşbirlikçi Araştırma ve Toplum Katılımı
Hibe, Rudnick’in yıllar önce üniversite düzeyinde astronomi derslerini ortaokullara getirmek için başlattığı programı genişlettiğinden, bu çalışma Kansas ve New Jersey’deki lise öğrencilerini de kapsayacak. Yeni hibe, Siena Koleji’ne bağlı bir lise astronomi sınıfı kuruyor ve KU’nun Lawrence kampüsüne yakın Lawrence Lisesi’nde halihazırda sunulan kursun kapsamını genişletiyor. Rudnick’in bu sınıftaki çalışması ona 2020’de KU’dan Topluluk Katılımlı Burs Ödülü’nü kazandırdı.
Rudnick, “Bu fonlar lise programının ömrünü 2026 yılına kadar uzatacak” dedi. “KU’nun fonlarıyla işbirliği yaparak okul için 11 MacBook Pro satın almayı başardık. Öğrencilerin sadece iPad’leri olduğu ve bu cihazların gerçekleştirmeleri gereken araştırma faaliyetlerine uygun olmadığı göz önüne alındığında, bu hibe onların araştırma yapmalarını sağlayacak bilgisayarların edinilmesini kolaylaştırdı.”
Projede artık sınıf için özel bir dizüstü bilgisayar arabasının bulunduğunu, bunun öğrencilerin araştırma projelerini yürütmelerine olanak sağladığını ve bilgisayar akışının organizatörlerin sınıf boyutunu genişletmesine olanak sağladığını söyledi.
Rudnick, “Daha önce lise düzeyindeki sınıf mevcutları 8 ila 10 öğrenci civarındaydı” dedi. “Şu anda sene başında 22 öğrencimiz var. Bu, sınıf mevcudunu iki katına çıkarmayı amaçlayan önemli bir büyüme.”