Бүгенге көндә без яши торган галәмнең бер өлеше булган йолдыз утрауларының – галактикаларның  барлыкка килүе һәм эволюциясе турында тикшеренүләрдә ике төп юнәлеш бар.

Газ кими — йолдыз арта

Беренче юнәлеш – галактиканың йолдыз һәм газ составын өйрәнү. Иң гади бер мисалны карыйк. Йолдызлар газдан барлыкка килә, шуңа бәйле рәвештә, вакыт үтү белән, галактикада газ күләме кими, ә йолдызлар саны арта. Бу кире кайтарылмый торган процесс, чөнки йолдызлар матдәсенең бер өлеше генә яңадан йолдызара тирәлеккә күчә. Билгеле булганча, гаҗәеп зур Галактикабызда миллион ел эчендә берничә миллион йолдыз гына барлыкка килә. Бу сан йолдызларның күпъеллык тарихындагы уртача саннан чагыштырмача аз. Бүгенге көндә безнең Галактика кебек типтагы  галактикаларда массаның нибары берничә проценты гына газга туры килә, ә калган өлешен йолдызлар һәм караңгы материя тәшкил итә. Йолдызларның һәм газларның чагыштырма күләмнәреннән, шулай ук аларның химик составыннан чыгып, теге яки бу галактиканың нинди эволюция юлы үтүен билгеләргә мөмкин.

әдәбият:W.Keel. Evolution of galaxies. www.astr.ua.edu/keel/galaxies/galevolve.html

«Сабый» галактикаларны өйрәнеп

Икенче караш күпкә үзенчәлеклерәк. Ерак объектларны күзәтеп, астрономнар үткәннәргә күз сала ала. Электромагнит дулкыннарының тизлеге чикләнгән булу сәбәпле (300000 чакрым/сек), күктәге объектларны без Җиргә килеп җиткән яктылыкның шул объектлардан тарала башлаган мизгелдәге кебек итеп күрәбез. Чагыштырмача якын галактикалар, мисал өчен, Андромеда томанлыгы, берничә миллион яктылык ераклыгында урнашкан. Галактика өчен миллион ел зур күрсәткеч түгел, алар бу вакыт эчендә әлләни үзгәрмиләр диярлек. Ләкин бик еракта урнашкан галактикалар белән хәл башкачарак. Без аларны миллиард ел элек булган халәттә күрәбез. Мисал өчен, чагыштырмача күптән түгел генә «Хаббл» һәм «Спитцер» галәм обсерваторияләре ярдәмендә табылган галактика формалаша башлавыннан соң 200–300 миллион ел гына үткәч булган кыяфәтендә күзәтелә, ә галактикаларның хәзерге «яше» күпчелек очратка 10 миллиард елны тәшкил итә.

Якын галактикаларны ерактагылары белән чагыштырып, бөтен галактикаларның һәм бөтен Галәм дөньясының ничек үзгәргәнен күрә алабыз. Бик зур ераклыкта урнашкан «сабый» галактикалар, хәзерге галактикалар белән чагыштырганда, кечерәк. Аларда газның күләме зур, ә яшь йолдызлар саны күп. Бу йолдызларның күбесе әле «тынычланмаган», стабиль хәлгә килмәгән.

Картлач, ник газыңны сакламадың!

Галактикалар акрынлап үзгәрә. Вакытлар үтү белән, аларның составындагы газ күләме кими, йолдызлар сирәк туа башлый. Ләкин бу хәлгә кадәр эволюция төрле тизлек белән бара. Кайбер галактикалар инде күптән барлыкка килеп, формалашып беткәннәр һәм хәзер алар — акрын гына картаеп баручы йолдыз системалары. Мондыйларның күпчелеген эллиптик галактикалар тәшкил итә. Ләкин шулай да, күпчелек галактикалар активлыкларын саклый алганнар, чөнки үзләрендәге газ күләмен саграк кулланганнар. Шундый галактикалар исәбендә безнең Галактика да бар.

әдәбият: А.В.Засов, О.К.Сильченко. Диски галактик и их эволюция. Успехи физических наук, т.180, N4, 434-439, 2010.

Авыр элементлар

Галактикаларның картаюы белән беррәттән йолдызларда һәм газ составында авыр химик элементларның күләме арту процессы да бара. Бу ни сәбәпле килеп чыга соң? Чөнки һелийдан авыррак булган барлык атомнар да, шул исәптән безнең организмдагылары да,  үз вакытында йолдыз төпләрендә барлыкка килгәннәр һәм аларның җимерелүе нәтиҗәсендә генә йолдызара тирәлеккә эләккәннәр. Ә бу тирәлекләрдә йолдызларның яңа буыны барлыкка килә. Химик составның бу үзгәреше вакытлар үтү белән турыдан-туры күзәтүләр аша раслана. Безнең Галактиканың элегрәк барлыкка килгән йолдызларында, яңа барлыкка килгән йолдызлар белән чагыштырганда, һелийдан авыр элементлар күпкә әзрәк. Без яшь чакларын өйрәнгән галактикаларда да, авыр элементлар, көтелгәнчә, аз булып чыкты.

әдәбият: А.М.Черепащук, А.Д.Чернин. Горизонты Вселенной. Изд-во СО РАН, 2005 г.

Галәм булмаган вакыт

Шунысы әһәмиятле: галактикалар аерым объект булып үсмиләр. Галактикаларга галәмара газ эләгә. Галактикалар үзара бәрелешергә, кушылырга, бер-берсен йотарга һәм үзләренең структураларын үзгәртергә сәләтле.

Дөрес, без бу процессларны динамикада түгел, ә стоп-кадр рәвешендә генә күрә алабыз.

Чөнки аларның деформациясе, җимерелүе берничә миллион ел бара. Ләкин бүгенге көндә газ һәм йолдызлар тизлеген төгәл үлчәү ысуллары бар. Алар ярдәмендә, матдәләрнең көчле хәрәкәтен күрә, аның нәрсә белән бәйләнешле икәнне аңлый, бара торган процессларны модельләштерә алабыз. Соңгы унъеллыкта иң мөһим ачышларның берсе – күзәтелә торган галактикаларның яшь чикләре билгеләнү. Аларның күпчелеге бер дәвердә, якынча 13,5 млрд ел элек формалаша башлаган. Димәк, табигатьтә галәм дә, йолдызлар да яшәмәгән вакыт булган. Әле күз алдына да китереп булмый торган ерак киләчәктә йолдызларның юкка чыгуы шулай ук ихтимал.

әдәбият: Wei Zheng, Marc Postman et al . A magnified young galaxy from about 500 million years after the Big Bang Nature, 489, 406-408, 2012

Галактика эволюциясенең этаплары

Һәр галактиканың яши башлаган чоры – ул әүвәл сирәкләнгән, ә аннары караңгы материянең гравитацион кырында кысылган газдан йолдызларның беренче буыны туу. 1-2 млрд ел эчендә бу галактикада яшәячәк барлык йолдызларның күпчелеге барлыкка килергә өлгерә. Бу этапта зур галактикалар тирә-яктагы материяне йоту хисабына зурая, газ-йолдыз дисклары формалаша, ә соңрак зур галактикаларда аз вакытка гына (галәм өчен кечкенә!) актив төшләр кабына. Эволюциянең киләсе этабы – акрынлап «үсү» , ләкин ул гел талгын гына бармый, стационар булмаган процесслар ярдәмендә, галактикаларның үзлеге кисәк үзгәрү белән үрелеп барырга мөмкин. Стационар булмаган процесслар нәрсәгә бәйле соң? Беренчедән, төш активлыгының артык көчле кабынып китүе белән. Икенчедән, күрше галактикаларның бер-берсенә якынаюы яисә бер-берсен йотуы. Өченчедән, йолдызлар барлыкка килүнең тизәюе. Галактикаларның мондый активлыгы бездән 10 млрд ел элек булган вакыты күзәтелгән урыннарда бара. Бу дәвердән башлап, вакыт үтү белән, төшләре актив булган объектлар сирәгәя, йолдызлар барлыкка килү туктаган галактикалар арта.

Сораулар арта гына

Яңа күзәтү техникасы, яңа зур телескоплар, күзәтүләрдән хасил булган мәгълүматларны санак белән эшкәртү һәм санлы модельләштерү алымнарының үсеше – болар галактикалар һәм аларда күзәтелә торган физик процесслар турында күзаллавыбыз киңәйтергә булыша. Ләкин моңа да карамастан, чишелеш таләп итә торган проблемалар күләме кимеми, ә киресенчә арта гына. Мисалга, галактикалар туу турында төгәл физик күзаллау юк, галактикалар эволюциясенең ни өчен төрле юллардан китүен чамалый гына алабыз. Шулай ук, беренче бер-ике млрд ел эчендә галактикаларның динамик үзәгендә гаять зур кара тишек, гигант зурлыктагы йолдыз дисклары  ничек барлыкка килгән, ничек җимерелмичә сакланган, яки ни сәбәпле миллиард ел эчендә спираль галактикалар спираль структураларын югалтмаганнар? Бу сорауларга төгәл җавап юк. Бу проблемалар белән хәзерге вакытта «йолдыз утрауларын»  өйрәнүчеләр шөгыльләнә.

Анатолий Засов, физика-математика фәннәре докторы, МДУ физика факультетының астрофизика һәм йолдыз астрономиясе кафедрасы профессоры, МДУ ШДАИ Галактикадан тыш астрономия бүлеге мөдире

 Динә Сәйфетдинова тәрҗемәсе

---

асылчыганак: Постнаука проекты

иллюстрация: NASA Goddard Space Flight Center, wikimedia

тәрҗемә: «Гыйлем» өчен Динә Сәйфетдинова, КФУ Л.Толстой ис. Филология һәм мәдәниятара багланышлар институты талибәсе