Galaktikat xhuxh janë të vogla por mbresëlënëse. Yjet - xhuxhët e Galaxy (8 foto)

Galaktikat xhuxh mund të jenë shumë të vogla, por ato kanë një fuqi fenomenale që mund të lindin yje të rinj. Vëzhgimet e reja nga Teleskopi Hapësinor Hubble tregojnë se formimi i yjeve në galaktikat xhuxh luan një rol më të madh në universin e hershëm sesa besohet aktualisht.

Dhe megjithëse galaktikat në të gjithë universin janë ende duke formuar yje të rinj, shumica e tyre u formuan midis dy dhe gjashtë miliardë vjet pas Big Bengut. Studimi i kësaj epoke të hershme të historisë së universit është thelbësor nëse duam të kuptojmë se si u shfaqën yjet e parë dhe si u rritën dhe evoluan galaktikat e para.

Ky imazh tregon një pjesë të qiellit të shënuar me galaktika xhuxh që po përjetojnë shpërthime të formimit të yjeve. Imazhi është marrë si pjesë e programit GOODS (Great Observatories Origins Deep Survey) dhe tregon vetëm një kornizë nga i gjithë sondazhi. Burimi: NASA, ESA, Ekipi GOODS dhe M. Giavalisco (STScI/Universiteti i Massachusetts)

Një studim i ri duke përdorur Kamera me Fushë të Gjerë 3 (WFC3) të Hubble ka lejuar astronomët të bëjnë një hap përpara në kuptimin e epokës duke ekzaminuar lloje të ndryshme të galaktikave xhuxh në universin e hershëm dhe, në veçanti, duke zgjedhur vetëm ato me procese të dukshme të formimit të yjeve. Galaktika të tilla zakonisht quhen galaktika me yje. Në objekte të tilla, yjet e rinj formohen shumë më shpejt se zakonisht në galaktikat e tjera. Studimet e mëparshme janë fokusuar kryesisht në galaktikat me masë të mesme dhe të lartë dhe nuk kanë marrë parasysh numrin e madh të galaktikave xhuxh që ekzistonin gjatë kësaj epoke aktive. Por faji këtu nuk qëndron aq shumë tek shkencëtarët që nuk donin të eksploronin galaktikat xhuxh. Kjo ka shumë të ngjarë për shkak të pamundësisë për të parë këto objekte të vogla, pasi ato janë shumë larg nesh. Deri kohët e fundit, astronomët mund të vëzhgonin galaktika të vogla në distanca më të shkurtra ose galaktika të mëdha në distanca më të mëdha.

Megjithatë, tani, duke përdorur grizmin, astronomët kanë qenë në gjendje të shikojnë galaktikat xhuxhë me masë të ulët në universin e largët dhe të marrin parasysh kontributin e shpërthimeve të tyre të formimit të yjeve, duke përafruar informacionin me numrin e mundshëm të galaktikave të vogla që ekzistonin atëherë. Një grizë është një prizëm objektiv, një kombinim i një prizmi dhe një grilë difraksioni, e cila transmeton dritën pa e zhvendosur spektrin e saj. Shkronja "G" në emër vjen nga grirja.

“Ne gjithmonë kemi supozuar se galaktikat xhuxhë të shpërthimit të yjeve do të kishin një efekt të rëndësishëm në formimin e yjeve të rinj në universin e ri, por kjo është hera e parë që ne kemi qenë në gjendje të masim efektin që ato kanë në të vërtetë. Dhe, me sa duket, ata luajtën një rol të rëndësishëm, nëse jo kyç,” Hakim Atek nga Universiteti Politeknik Zviceran.

“Këto galaktika formojnë yje aq shpejt sa mund të dyfishojnë të gjithë masën e tyre yjore në vetëm 150 milionë vjet. Për krahasim, masat yjore për galaktikat e zakonshme dyfishohen mesatarisht çdo 1-3 miliardë vjet,” shton bashkëautori Jean-Paul Kneib.

Një imazh i galaktikave në modalitetin e grimit duke përdorur shembullin e Kamerës me Fushë të Gjerë 3 të instaluar në Hubble dhe që funksionon në këtë modalitet spektroskopie. Linjat e zgjeruara të ylberit nuk janë asgjë më shumë se galaktikat e kapura në thjerrëza, por në modalitetin e grimit ato paraqiten si një spektër ylberi. Falë kësaj, shkencëtarët janë në gjendje të vlerësojnë përbërjen kimike të objekteve hapësinore.

Studimi i shkencëtarëve tregon se sa i përhapur është në të vërtetë ky lloj ylli në galaktikën tonë dhe sa aktivisht marrin pjesë në formimin e yjeve të rinj.

Shifrat tregojnë se 2 -3 yjet e klasave të tjera përbëjnë të paktën 1 xhuxh kafe.

Ky lloj i objekteve hapësinore dallon qartë nga pjesa tjetër.

Ata janë shumë të mëdhenj dhe të nxehtë (në 15 -80 herë më masivë se Jupiteri ynë) kështu që ata mund të klasifikohen si planetë, por në të njëjtën kohë ata janë shumë të vegjël për të qenë yje të plotë - ata nuk kanë masë të mjaftueshme për të mbajtur shkrirjen e qëndrueshme të hidrogjenit në bërthamë.

Megjithatë, xhuxhët kafe fillimisht formohen në të njëjtën mënyrë si yjet normalë, kjo është arsyeja pse ata shpesh quhen yje të dështuar.

Më shumë në 2013 vit, astronomët filluan të dyshojnë se xhuxhët kafe janë mjaft të zakonshëm në galaktikën tonë, duke llogaritur numrin e përafërt të tyre në rajon. 70 miliardë

Megjithatë, të dhënat e reja u prezantuan në konferencën Kombëtare të Astronomisë M takim, mbajtur së fundmi në Universitetin anglez të Hull, ata thonë se mund të ketë rreth 100 miliardë

Duke marrë parasysh se e gjithë Rruga e Qumështit mund të përmbajë, sipas vlerësimeve të përafërta, deri në 400 miliarda yje, numri i xhuxhëve kafe është mbresëlënës dhe zhgënjyes.

Për të sqaruar rezultatet, astronomët kryen një studim të më shumë se një mijë xhuxhëve kafe të vendosur brenda një rrezeje prej jo më shumë se 1500 vite dritë. Meqenëse yjet e kësaj klase janë shumë të zbehtë, vëzhgimi i tyre në distanca më të gjata duket jashtëzakonisht i vështirë, në mos i pamundur.

Shumica e xhuxhëve kafe që ne njohim u gjetën në rajonet ku po formohen yje të rinj, të njohur si grupime.

Një nga këto grupime është objekti NG C133 , e cila përmban pothuajse po aq xhuxha kafe sa yje të zakonshëm.

Kjo iu duk mjaft e çuditshme Alex Scholz-it nga Universiteti i St Andrews dhe koleges së tij Koralka Muzic nga Universiteti i Lisbonës. Për të fituar një kuptim më të detajuar të frekuencës së xhuxhëve kafe të lindur brenda grupimeve yjore me dendësi të ndryshme, studiuesit vendosën të kërkonin xhuxha më të largët në grupin yjor më të dendur R. C W 38 .

Për të qenë në gjendje të shikoni një grup të largët të vendosur afërsisht 5000 vite dritë larg, astronomët përdorën kamerën NA C O me optikë adaptive të montuar në Teleskopin Shumë të Madh të Observatorit Jugor Evropian.

Ashtu si në vëzhgimet e mëparshme, këtë herë shkencëtarët zbuluan gjithashtu se numri i xhuxhëve kafe në këtë grumbull është pothuajse gjysma e numrit të përgjithshëm të yjeve në të, gjë që, nga ana tjetër, sugjeron se frekuenca e lindjes së xhuxhëve kafe nuk varet aspak. në vetë përbërjen e yjeve.

“...Ne zbuluam një numër të madh xhuxhësh kafe në këto grupime. Rezulton se pavarësisht nga lloji i grumbullimit, kjo klasë yjesh gjendet mjaft shpesh. Dhe meqenëse xhuxhët kafe formohen së bashku me yjet e tjerë në grupime, mund të konkludojmë se ka vërtet shumë prej tyre në galaktikën tonë..."

- komenton Scholz.

Mund të jetë një numër në 100 miliardë Megjithatë, mund të ketë edhe më shumë prej tyre.

Le të kujtojmë se xhuxhët kafe janë objekte yjore shumë të zbehta, kështu që përfaqësuesit e tyre edhe më të zbehtë thjesht nuk mund të bien në fushën e shikimit të astronomëve.

Në kohën e këtij shkrimi, rezultatet e kërkimit të fundit të Scholz ishin në pritje të rishikimit kritik nga shkencëtarët e jashtëm, por komentet e para mbi këto vëzhgime për Gizmodo erdhën nga astronomi John Omira i Kolegjit të Saint Miguel, i cili nuk ishte i përfshirë në punë. por beson se shifrat e pasqyruara në të mund të jenë të vërteta.

“...Vijnë në numër 100 miliarda, duke bërë shumë supozime për këtë. Por në fakt, përfundimi për numrin e xhuxhëve kafe në një grup yjor bazohet në të ashtuquajturin funksionin e masës fillestare, i cili përshkruan shpërndarjen e masave të yjeve në grup. Pasi ta dini këtë funksion dhe të dini frekuencën me të cilën galaktika formon yjet, atëherë mund të llogarisni numrin e yjeve të një lloji të caktuar. Prandaj, nëse heqim disa supozime, atëherë figura në 100 miliarda me të vërtetë duken të vërteta..."

- komentoi Omira.

Dhe duke krahasuar numrin e xhuxhëve kafe në dy grupime të ndryshme - një me një shpërndarje të dendur dhe një me një shpërndarje më pak të dendur të yjeve - studiuesit treguan se mjedisi në të cilin shfaqen yjet nuk është gjithmonë faktori kryesor që rregullon shpeshtësinë e shfaqjes së kësaj. lloji i objektit yjor.

"Formimi i xhuxhëve kafe është një pjesë universale dhe integrale e formimit të yjeve në përgjithësi.", thotë Omira.

Profesor Abel Mendez nga Laboratori i Banueshmërisë Planetare L aboratory, një astronom tjetër i cili gjithashtu nuk mori pjesë në studimin në diskutim, thotë se numrat në veprën e re mund të kenë kuptim, veçanërisht duke marrë parasysh faktin që galaktika jonë përmban objekte yjore dukshëm më kompakte sesa ato më të mëdha.

“...Xhuxhët e vegjël të kuq, për shembull, janë shumë më të zakonshëm se të gjitha llojet e tjera të yjeve. Prandaj, unë do të sugjeroja që numrat e rinj të kenë më shumë gjasa edhe kufirin e poshtëm..."

thotë Mendez.

Sigurisht, ka një anë negative të natyrës pjellore të xhuxhëve kafe. Një numër i madh i yjeve të dështuar nënkupton gjithashtu një ulje të potencialit të banueshmërisë.

Mendez thotë se xhuxhët kafe nuk janë mjaftueshëm të qëndrueshëm për të mbështetur një mjedis të quajtur zona e banueshme. Për më tepër, jo të gjithë astronomët e pëlqejnë vetë termin "yjet e dështuar".

"...Personalisht, unë preferoj të mos i quaj xhuxhët kafe "yje të dështuar", pasi, për mendimin tim, ata thjesht nuk e meritojnë titullin e yjeve..."

— komenton Jacqueline Faherty, astrofizikane në Muzeun Amerikan të Historisë Natyrore.

"... Unë do t'i quaja "planetë të mbipopulluar", ose thjesht "superplanetë", pasi nga pikëpamja e masave të tyre ata janë akoma më afër këtyre objekteve astronomike sesa yjeve..."

- thotë shkencëtari.

Ndriçuesit relativisht të shndritshëm dhe masivë janë mjaft të lehtë për t'u parë me sy të lirë, por ka shumë më tepër yje xhuxh në Galaxy, të cilët janë të dukshëm vetëm përmes teleskopëve të fuqishëm, edhe nëse ndodhen afër Sistemit Diellor. Midis tyre ka edhe xhuxha të kuq modest jetëgjatë, si dhe xhuxhë kafe që nuk arritën statusin e plotë yjor dhe xhuxhë të bardhë në pension, duke u kthyer gradualisht në të zinj.

Fati i një ylli varet tërësisht nga madhësia e tij, ose më saktë nga masa e tij. Për të imagjinuar më mirë masën e një ylli, mund të japim shembullin e mëposhtëm. Nëse vendosni 333 mijë globe tokësore në njërën peshore dhe Diellin në tjetrën, ata do të balancojnë njëri-tjetrin. Në botën e yjeve, Dielli ynë është mesatar. Është 100 herë më pak masiv se yjet më të mëdhenj dhe 20 herë më i madh se më i lehti. Duket se diapazoni është i vogël: afërsisht i njëjtë si nga një balenë (15 ton) në një mace (4 kilogramë). Por yjet nuk janë gjitarë; Vetëm krahasoni temperaturën: për një balenë dhe një mace është pothuajse e njëjtë, por për yjet ndryshon dhjetëfish: nga 2000 Kelvin për xhuxhët në 50,000 për yjet masive. Edhe më e fortë - fuqia e rrezatimit të tyre ndryshon miliarda herë. Kjo është arsyeja pse ne vërejmë lehtësisht yje gjigantë të largët në qiell, por ne nuk shohim xhuxhë as në afërsi të Diellit.

Por kur u kryen llogaritjet e kujdesshme, doli se mbizotërimi i gjigantëve dhe xhuxhëve në Galaxy është shumë i ngjashëm me situatën me balenat dhe macet në Tokë. Ekziston një rregull në biosferë: sa më i vogël të jetë organizmi, aq më shumë individë të tij janë në natyrë. Rezulton se kjo është e vërtetë edhe për yjet, por analogjia nuk është aq e lehtë për t'u shpjeguar. Në natyrën e gjallë funksionojnë zinxhirët ushqimorë: të mëdhenjtë hanë të vegjëlit. Nëse në pyll do të kishte më shumë dhelpra se lepur, çfarë do të hanin këto dhelpra? Megjithatë, yjet në përgjithësi nuk hanë njëri-tjetrin. Atëherë pse ka më pak yje gjigantë se xhuxhë? Astronomët tashmë e dinë gjysmën e përgjigjes për këtë pyetje. Fakti është se jeta e një ylli masiv është mijëra rad më e shkurtër se ajo e një ylli xhuxh. Për të mbajtur trupin e tyre nga kolapsi gravitacional, yjet e rëndë duhet të nxehen në temperatura të larta - qindra miliona gradë në qendër. Reaksionet termonukleare ndodhin shumë intensivisht në to, gjë që çon në fuqinë kolosale të rrezatimit dhe djegien e shpejtë të "karburantit". Një yll masiv e harxhon gjithë energjinë e tij në disa milionë vjet, ndërsa xhuxhët kursimtarë, që digjen ngadalë, e shtrijnë moshën e tyre termonukleare për dhjetëra ose më shumë miliarda vjet. Pra, pa marrë parasysh se kur ka lindur xhuxhi, ai është ende i gjallë, sepse mosha e galaktikës është vetëm rreth 13 miliardë vjet, por yjet masive që kanë lindur më shumë se 10 milion vjet më parë, kanë vdekur prej kohësh.

Megjithatë, kjo është vetëm gjysma e përgjigjes për pyetjen pse gjigantët janë kaq të rrallë në hapësirë. Dhe gjysma tjetër është se yjet masivë lindin shumë më rrallë se yjet xhuxhë. Për çdo njëqind yje të porsalindur si Dielli ynë, vetëm një yll shfaqet me një masë 10 herë më të madhe se ajo e Diellit. Astrofizikanët nuk e kanë kuptuar ende arsyen e këtij "modeli ekologjik".

Deri vonë, kishte një vrimë të madhe në klasifikimin e objekteve astronomike: yjet më të vegjël të njohur ishin 10 herë më të lehta se Dielli dhe planeti më masiv, Jupiteri, ishte 1000 herë më i lehtë. A ka objekte të ndërmjetme në natyrë - jo yje apo planetë me masë nga 1/1000 deri në 1/10 diellore? Si duhet të duket kjo "lidhje që mungon"? A mund të zbulohet? Këto pyetje i kanë shqetësuar astronomët për një kohë të gjatë, por përgjigja filloi të dilte vetëm në mesin e viteve 1990, kur programet për kërkimin e planetëve jashtë sistemit diellor dhanë frytet e tyre të para. Planetë gjigantë janë zbuluar në orbitë rreth disa yjeve të ngjashëm me diellin, të gjithë më masivë se Jupiteri. Hendeku masiv midis yjeve dhe planetëve filloi të zvogëlohej. Por a është e mundur një lidhje dhe ku duhet të vendosim kufirin midis një ylli dhe një planeti?

Deri vonë, dukej se kjo ishte mjaft e thjeshtë: ylli shkëlqen me dritën e tij, dhe planeti me dritën e reflektuar. Prandaj, kategoria e planetëve përfshin ato objekte në thellësi të të cilave nuk ka pasur reaksione të shkrirjes termonukleare gjatë gjithë ekzistencës së tyre. Nëse, në një fazë të evolucionit, fuqia e tyre ishte e krahasueshme me shkëlqimin e tyre (d.m.th., reaksionet termonukleare shërbyen si burimi kryesor i energjisë), atëherë një objekt i tillë meriton të quhet yll. Por doli se mund të ketë objekte të ndërmjetme në të cilat ndodhin reaksione termonukleare, por kurrë nuk shërbejnë si burimi kryesor i energjisë. Ata u zbuluan në vitin 1996, por shumë më parë ata quheshin xhuxhë kafe. Zbulimit të këtyre objekteve të çuditshme i parapriu një kërkim tridhjetë vjeçar, i cili filloi me një parashikim të jashtëzakonshëm teorik.

Në vitin 1963, një astrofizikan i ri amerikan me origjinë indiane, Shiv Kumar, llogariti modelet e yjeve më pak masivë dhe zbuloi se nëse masa e një trupi kozmik tejkalon 7.5% të Diellit, atëherë temperatura në bërthamën e tij arrin disa milionë gradë dhe termonukleare. Reaksionet e shndërrimit të hidrogjenit në helium fillojnë aty. Në një masë më të ulët, ngjeshja ndalon përpara se temperatura në qendër të arrijë vlerën e nevojshme për të ndodhur reaksioni i shkrirjes së heliumit. Që atëherë, kjo vlerë e masës kritike është quajtur "kufiri i ndezjes së hidrogjenit", ose kufiri i Kumara. Sa më afër këtij kufiri të jetë një yll, aq më të ngadalta ndodhin reaksionet bërthamore në të. Për shembull, me një masë prej 8% të Diellit, një yll do të "djegjet" për rreth 6 trilion vjet - 400 herë më shumë se mosha aktuale e Universit! Pra, pavarësisht se në cilën epokë kanë lindur yje të tillë, të gjithë janë ende në fillimet e tyre.

Megjithatë, në jetën e objekteve më pak masive ka një episod të shkurtër kur ato ngjajnë me një yll normal. Bëhet fjalë për trupa me masa nga 1% deri në 7% të masës së Diellit, pra nga 13 deri në 75 masa të Jupiterit. Gjatë periudhës së formimit, duke u ngjeshur nën ndikimin e gravitetit, ato nxehen dhe fillojnë të shkëlqejnë me dritë të dukshme infra të kuqe dhe madje pak të kuqe. Temperatura e sipërfaqes së tyre mund të rritet në 2500 Kelvin, dhe në thellësi të tyre tejkalon 1 milion Kelvin. Kjo është e mjaftueshme që të fillojë reaksioni i shkrirjes termonukleare të heliumit, por jo nga hidrogjeni i zakonshëm, por nga një izotop i rëndë shumë i rrallë - deuteriumi, dhe jo helium i zakonshëm, por izotopi i lehtë helium-3. Meqenëse ka shumë pak deuterium në lëndën kozmike, i gjithë ai digjet shpejt, pa dhënë një prodhim të konsiderueshëm energjie. Është njësoj si të hedhësh një fletë letre në një zjarr ftohës: do të digjet menjëherë, por nuk do të japë nxehtësi. Një yll "i vdekur" nuk mund të nxehet më, ngjeshja e tij ndalon nën ndikimin e presionit të brendshëm të gazit të degjeneruar. I privuar nga burimet e nxehtësisë, ai më pas ftohet vetëm, si një planet i zakonshëm. Prandaj, këta yje të dështuar mund të vërehen vetëm gjatë rinisë së tyre të shkurtër, ndërsa janë të ngrohtë. Ata nuk janë të destinuar të arrijnë një regjim stacionar të djegies termonukleare.

Zbulimi i yjeve "të vdekur".

Fizikanët janë të sigurt se ajo që nuk ndalohet nga ligjet e ruajtjes është e lejuar. Astronomët i shtojnë kësaj; natyra është më e pasur se imagjinata jonë. Nëse Shiv Kumar do të ishte në gjendje të dilte me xhuxhë kafe, atëherë do të dukej se natyra nuk do të kishte vështirësi në krijimin e tyre. Kërkimi i pafrytshëm për këta ndriçues të zbehtë vazhdoi për tre dekada. Gjithnjë e më shumë studiues u përfshinë në punë. Edhe teoricieni Kumar u kap pas teleskopit me shpresën për të gjetur objektet që zbuloi në letër. Ideja e tij ishte e thjeshtë: zbulimi i një xhuxhi të vetëm kafe është shumë i vështirë, pasi është e nevojshme jo vetëm të zbulohet rrezatimi i tij, por edhe të vërtetohet se nuk është një yll gjigant i largët me një atmosferë të ftohtë (sipas standardeve yjore) apo edhe një galaktikë. i rrethuar nga pluhuri në skaj të Universit. Gjëja më e vështirë në astronomi është përcaktimi i distancës nga një objekt. Prandaj, ju duhet të kërkoni për xhuxha pranë yjeve normalë, distancat në të cilat dihen tashmë. Por një yll i ndritshëm do të verbojë teleskopin dhe nuk do t'ju lejojë të shihni xhuxhin e zbehtë. Prandaj, duhet t'i kërkoni pranë xhuxhëve të tjerë! Për shembull, me ato të kuqe - yje me masë jashtëzakonisht të ulët, ose ato të bardha - mbetje ftohëse të yjeve normalë. Në vitet 1980, kërkimet nga Kumar dhe astronomët e tjerë nuk dhanë rezultate. Edhe pse ka pasur raporte për zbulimin e xhuxhave kafe më shumë se një herë, hulumtimet e hollësishme kanë treguar çdo herë se këta janë yje të vegjël. Megjithatë, ideja e kërkimit ishte e saktë dhe një dekadë më vonë ajo funksionoi.

Në vitet 1990, astronomët patën detektorë të rinj të ndjeshëm ndaj rrezatimit - matrica CCD dhe teleskopë të mëdhenj me një diametër deri në 10 metra me optikë adaptive, e cila kompenson shtrembërimet e paraqitura nga atmosfera dhe lejon që dikush të marrë imazhe nga sipërfaqja e Tokës pothuajse aq të qarta sa nga hapësira. Kjo menjëherë dha fryt: u zbuluan xhuxhë të kuq jashtëzakonisht të zbehtë, fjalë për fjalë në kufi me ato kafe.

Dhe xhuxhi i parë kafe u gjet në 1995 nga një grup astronomësh të udhëhequr nga Rafael Rebolo nga Instituti i Astrofizikës në Ishujt Kanarie. Duke përdorur një teleskop në ishullin La Palma, ata gjetën një objekt në grupin yjor Pleiades, të cilin e quajtën Teide Pleiades 1, duke huazuar emrin nga vullkani Pico de Teide në ishullin Tenerife. Vërtetë, disa dyshime për natyrën e këtij objekti mbetën, dhe ndërsa astronomët spanjollë po provonin se ishte me të vërtetë një xhuxh kafe, kolegët e tyre amerikanë njoftuan zbulimin e tyre në të njëjtin vit. Një ekip i udhëhequr nga Tadashi Nakajima nga Instituti i Teknologjisë në Kaliforni, duke përdorur teleskopë në Observatorin Palomar, zbuloi në një distancë prej 19 vitesh dritë nga Toka në yjësinë Hare, pranë yllit shumë të vogël dhe të ftohtë Gliese 229, ai është edhe më i vogël dhe sateliti më i ftohtë Gliese 229B. Temperatura e sipërfaqes së saj është vetëm 1000 K, dhe fuqia e rrezatimit është 160 mijë herë më e ulët se dielli.

Natyra jo yjore e Gliese 229B u konfirmua përfundimisht në 1997 nga i ashtuquajturi test i litiumit. Në yjet normalë, sasi të vogla litiumi, të ruajtura që nga lindja e Universit, digjen shpejt në reaksionet termonukleare. Megjithatë, xhuxhët kafe nuk janë mjaft të nxehtë për këtë. Kur litiumi u zbulua në atmosferën e Gliese 229B, ai u bë xhuxhi i parë "i caktuar" kafe. Ai është pothuajse i njëjtë me madhësinë e Jupiterit dhe masa e tij vlerësohet në 3-6% të masës së Diellit. Ai orbiton shoqëruesin e tij më masiv Gliese 229A në një orbitë me një rreze prej rreth 40 njësi astronomike (si Plutoni rreth Diellit).

Shpejt u bë e qartë se as teleskopët më të mëdhenj nuk janë të përshtatshëm për të kërkuar "yje të dështuar". Xhuxhët e parë të vetëm kafe u zbuluan duke përdorur një teleskop të zakonshëm gjatë vëzhgimeve sistematike të qiellit. Për shembull, objekti Kelu-1 në konstelacionin Hydra u zbulua si pjesë e një programi afatgjatë të kërkimit të yjeve xhuxh në afërsi të Diellit, i cili filloi në Observatorin Jugor Evropian në Kili në vitin 1987. Duke përdorur teleskopin 1 metër Schmidt, astronomja e Universitetit të Kilit Maria Teresa Ruiz ka fotografuar rregullisht zona të caktuara të qiellit për shumë vite, dhe më pas ka krahasuar imazhet e marra në intervale vitesh. Midis qindra mijëra yjeve të zbehtë, ajo kërkon ata që janë zhvendosur dukshëm në krahasim me të tjerët - kjo është një shenjë e pagabueshme e ndriçuesve të afërt. Në këtë mënyrë, Maria Ruiz tashmë ka zbuluar dhjetëra xhuxha të bardhë dhe në vitin 1997 më në fund ka hasur në një ngjyrë kafe. Lloji i tij u përcaktua nga spektri, i cili përmbante linjat e litiumit dhe metanit. Maria Ruiz e quajti atë Kelu-1: në gjuhën e popullit Mapuche që dikur banonte në Kilin qendror, "quelu" do të thotë e kuqe. Ndodhet rreth 30 vite dritë nga Dielli dhe nuk lidhet me asnjë yll.

Të gjitha këto zbulime, të bëra në vitet 1995-1997, u bënë prototipet e një klase të re objektesh astronomike, të cilat zunë një vend midis yjeve dhe planetëve. Siç ndodh zakonisht në astronomi, zbulimet e para u pasuan menjëherë nga ato të reja. Në vitet e fundit, shumë xhuxha janë zbuluar gjatë sondazheve rutinë të qiellit me rreze infra të kuqe 2MASS dhe DENIS.

pluhur yjor

Menjëherë pas zbulimit të tyre, xhuxhët kafe i detyruan astronomët të bëjnë rregullime në klasifikimin spektral të yjeve që ishte krijuar dekada më parë. Spektri optik i një ylli është fytyra e tij, ose më mirë pasaporta e tij. Pozicioni dhe intensiteti i linjave në spektër kryesisht tregojnë temperaturën e sipërfaqes, si dhe parametra të tjerë, në veçanti përbërjen kimike, densitetin e gazit në atmosferë, forcën e fushës magnetike, etj. Rreth 100 vjet më parë, astronomët zhvilluan një klasifikim të spektrave yjor. duke përcaktuar secilën shkronjë të klasës së alfabetit latin. Rendi i tyre u rishikua shumë herë, duke riorganizuar, hequr dhe shtuar shkronja, derisa u shfaq një skemë e pranuar përgjithësisht që u shërbeu astronomëve pa të meta për shumë dekada. Në formën tradicionale, sekuenca e klasave spektrale duket kështu: O-B-A-F-G-K-M. Temperatura e sipërfaqes së yjeve nga klasa O në klasën M zvogëlohet nga 100,000 në 2000 K. Studentët e astronomisë angleze madje dolën me një rregull kujtues për të kujtuar rendin e shkronjave “Oh! Bëhu një vajzë e mirë, më puth! Dhe në fillim të shekullit, kjo seri klasike duhej të zgjatej me dy shkronja njëherësh. Doli se pluhuri luan një rol shumë të rëndësishëm në formimin e spektrave të yjeve dhe nënyjeve jashtëzakonisht të ftohtë.

Në sipërfaqen e shumicës së yjeve, për shkak të temperaturës së lartë, nuk mund të ekzistojnë molekula. Megjithatë, yjet më të ftohtë të klasës M (me temperatura nën 3000 K) tregojnë breza të fortë absorbimi të oksideve të titanit dhe vanadiumit (TiO, VO) në spektrat e tyre. Natyrisht, këto linja molekulare pritej të ishin edhe më të forta në xhuxhët kafe edhe më të ftohtë. Të gjitha në të njëjtin 1997, një shoqërues kafe GD 165B u zbulua pranë xhuxhit të bardhë GD 165, me një temperaturë sipërfaqësore prej 1900 K dhe një shkëlqim prej 0,01% diellore. Ai i mahniti studiuesit nga fakti se, ndryshe nga yjet e tjerë të lezetshëm, ai nuk ka breza absorbues të TiO dhe VO, për të cilat u quajt një "yll i çuditshëm". Spektrat e xhuxhëve të tjerë kafe me temperatura nën 2000 K rezultuan të jenë të njëjta. Llogaritjet kanë treguar se molekulat TiO dhe VO në atmosferat e tyre kondensohen në grimca të ngurta - kokrra pluhuri, dhe nuk shfaqen më në spektër, siç është tipike për. molekulat e gazit.

Për të marrë parasysh këtë veçori, Davy Kirkpatrick i Institutit të Teknologjisë në Kaliforni propozoi zgjerimin e klasifikimit tradicional spektral vitin e ardhshëm, duke shtuar klasën L për yjet infra të kuqe me masë të ulët me një temperaturë sipërfaqësore prej 1500-2000 K. Shumica e objekteve të klasës L duhet të të jenë xhuxhë kafe, megjithëse yjet shumë të vjetër me masë të ulët mund të ftohen gjithashtu nën 2000 K.

Duke vazhduar studimet e tyre për xhuxhët L, astronomët kanë zbuluar objekte edhe më ekzotike. Spektrat e tyre tregojnë breza të fortë absorbues të ujit, metanit dhe hidrogjenit molekular, për këtë arsye quhen "xhuxha metan". Prototipi i kësaj klase konsiderohet të jetë xhuxhi i parë kafe i zbuluar, Gliese 229B. Në vitin 2000, James Libert dhe kolegët nga Universiteti i Arizonës identifikuan xhuxhët T me temperatura 1500-1000 K dhe madje pak më të ulëta si një grup më vete.

Xhuxhët kafe parashtrojnë shumë pyetje sfiduese dhe shumë interesante për astronomët. Sa më e ftohtë të jetë atmosfera e një ylli, aq më e vështirë është për vëzhguesit dhe teoricienët të studiojnë. Prania e pluhurit e bën këtë detyrë edhe më të vështirë: kondensimi i grimcave jo vetëm që ndryshon përbërjen e elementeve të lira kimike në atmosferë, por gjithashtu ndikon në transferimin e nxehtësisë dhe formën e spektrit. Në veçanti, modelet teorike që llogaritin pluhurin kanë parashikuar një efekt serë në atmosferën e sipërme, gjë që konfirmohet nga vëzhgimet. Për më tepër, llogaritjet tregojnë se pas kondensimit, kokrrat e pluhurit fillojnë të fundosen. Është e mundur që retë e dendura pluhuri të formohen në nivele të ndryshme në atmosferë. Meteorologjia e xhuxhëve kafe mund të jetë jo më pak e larmishme se ajo e planetëve gjigantë. Por nëse atmosferat e Jupiterit dhe Saturnit mund të studiohen nga afër, atëherë ciklonet e metanit dhe stuhitë e pluhurit të xhuxhëve kafe do të duhet të deshifrohen vetëm nga spektri i tyre.

Sekretet e "Gjysëm Gjakut"

Pyetjet në lidhje me origjinën dhe bollëkun e xhuxhëve kafe mbeten ende të hapura. Llogaritjet e para të numrit të tyre në grupimet e reja të yjeve si Pleiada tregojnë se, krahasuar me yjet normalë, masa totale e xhuxhëve kafe me sa duket nuk është aq e madhe sa t'u "atribuojë" të gjithë masën e fshehur të Galaktikës. Por ky konkluzion duhet ende të verifikohet. Teoria e pranuar përgjithësisht e origjinës së yjeve nuk i përgjigjet pyetjes se si formohen xhuxhët kafe. Objekte me një masë kaq të vogël mund të formohen si planetë gjigantë në disqe rreth yjore. Por janë zbuluar mjaft xhuxha të vetëm kafe dhe është e vështirë të imagjinohet se të gjithë ata u humbën menjëherë pas lindjes nga shokët e tyre më masivë. Për më tepër, kohët e fundit u zbulua një planet në orbitë rreth njërit prej xhuxhëve kafe, që do të thotë se ai nuk ishte subjekt i ndikimit të fortë gravitacional nga fqinjët e tij, përndryshe xhuxhi do ta kishte humbur atë.

Një rrugë shumë e veçantë për lindjen e xhuxhëve kafe u përshkrua kohët e fundit në studimin e dy sistemeve të afërta binare - LL Andromeda dhe EF Eridani. Në to, një shoqërues më masiv, një xhuxh i bardhë, me gravitetin e tij tërheq materien nga një shoqërues më pak masiv, i ashtuquajturi yll pritës. Llogaritjet tregojnë se fillimisht në këto sisteme satelitët donatorë ishin yje të zakonshëm, por gjatë disa miliardë viteve masa e tyre ra nën vlerën kufizuese dhe reaksionet termonukleare në to u shuan. Tani, në pamje, këta janë xhuxhë tipikë kafe.

Temperatura e yllit dhurues në sistemin LL Andromeda është rreth 1300 K, dhe në sistemin EF Eridani është rreth 1650 K. Masa e tyre është vetëm disa dhjetëra herë më e madhe se Jupiteri dhe linjat e metanit janë të dukshme në spektrat e tyre. Ende nuk dihet se sa e ngjashme është struktura e tyre e brendshme dhe përbërja kimike me ato të xhuxhëve kafe "të vërtetë". Kështu, një yll normal me masë të ulët, pasi ka humbur një pjesë të konsiderueshme të materies së tij, mund të bëhet një xhuxh kafe. Astronomët kishin të drejtë kur argumentuan se natyra është më shpikëse se imagjinata jonë. Xhuxhët kafe, këta "as yje, as planetë", tashmë kanë filluar të paraqesin surpriza. Siç doli kohët e fundit, pavarësisht natyrës së tyre të ftohtë, disa prej tyre janë burime të rrezatimit radio dhe madje edhe me rreze x (!). Pra, në të ardhmen, ky lloj i ri i objektit hapësinor na premton shumë zbulime interesante.

Yjet e degjeneruar

Në mënyrë tipike, gjatë formimit të një ylli, ngjeshja e tij gravitacionale vazhdon derisa dendësia dhe temperatura në qendër të arrijnë vlerat e nevojshme për të shkaktuar reaksione termonukleare, dhe më pas, për shkak të çlirimit të energjisë bërthamore, presioni i gazit. balancon tërheqjen e vet gravitacionale. Yjet masivë kanë temperatura më të larta dhe reaksionet fillojnë me një densitet relativisht të ulët të materies, por sa më e ulët të jetë masa, aq më e lartë rezulton të jetë "densiteti i ndezjes". Për shembull, në qendër të Diellit, plazma është e ngjeshur në 150 gram për centimetër kub.

Megjithatë, me një dendësi qindra herë më të madhe, lënda fillon t'i rezistojë presionit pavarësisht nga rritja e temperaturës, dhe si rezultat, ngjeshja e yllit ndalon përpara se prodhimi i energjisë në reaksionet termonukleare të bëhet i rëndësishëm. Arsyeja e ndalimit të kompresimit është një efekt mekanik kuantik, të cilin fizikanët e quajnë presioni i një gazi elektronik të degjeneruar. Fakti është se elektronet janë një lloj grimcash që i binden të ashtuquajturit "parimi Pauli", i krijuar nga fizikani Wolfgang Pauli në 1925. Ky parim thotë se grimcat identike, siç janë elektronet, nuk mund të jenë në të njëjtën gjendje në të njëjtën kohë. Kjo është arsyeja pse elektronet në një atom lëvizin në orbita të ndryshme. Nuk ka atome në brendësi të një ylli: me densitet të lartë ato shtypen dhe ekziston një "det elektronik". Për të, parimi Pauli tingëllon kështu: elektronet e vendosura afër nuk mund të kenë të njëjtën shpejtësi.

Nëse një elektron është në qetësi, një tjetër duhet të lëvizë, dhe i treti duhet të lëvizë edhe më shpejt, etj. Fizikanët e quajnë këtë gjendje të gazit elektronik degjenerim. Edhe nëse një yll i vogël ka djegur të gjithë karburantin e tij termonuklear dhe ka humbur burimin e tij të energjisë, tkurrja e tij mund të ndalet nga presioni i gazit elektronik të degjeneruar. Pavarësisht se sa ftohet një substancë, në densitet të lartë lëvizja e elektroneve nuk do të ndalet, që do të thotë se presioni i substancës do t'i rezistojë ngjeshjes pavarësisht nga temperatura: sa më i lartë të jetë densiteti, aq më i lartë është presioni.

Tkurrja e një ylli që vdes me një masë të barabartë me Diellin do të ndalet kur ai tkurret në madhësinë e Tokës, domethënë 100 herë, dhe dendësia e substancës së tij bëhet një milion herë më e lartë se dendësia e ujit. Kështu formohen xhuxhët e bardhë. Një yll me një masë më të ulët ndalon të tkurret me një densitet më të ulët sepse forca e tij gravitacionale nuk është aq e fortë. Një yll shumë i vogël i dështuar mund të degjenerohet dhe të ndalojë tkurrjen edhe përpara se temperatura në thellësitë e tij të rritet në pragun e "ndezjes termonukleare". Një trup i tillë nuk do të bëhet kurrë një yll i vërtetë.

Çdo yll është një top i madh gazi, i cili përbëhet nga helium dhe hidrogjen, si dhe gjurmë të elementëve të tjerë kimikë. Ka një numër të madh yjesh dhe të gjithë ndryshojnë në madhësi dhe temperaturë, dhe disa prej tyre përbëhen nga dy ose më shumë yje që lidhen me gravitetin. Nga Toka, disa yje janë të dukshëm me sy të lirë, ndërsa të tjerët mund të shihen vetëm përmes një teleskopi. Megjithatë, edhe me pajisje speciale, jo çdo yll mund të shikohet ashtu siç dëshironi, madje edhe në teleskopë të fuqishëm, disa yje nuk do të duken si asgjë më shumë se vetëm pika ndriçuese.

Kështu, një person i zakonshëm me mprehtësi vizuale mjaft të mirë, në mot të kthjellët në qiellin e natës, mund të shohë rreth 3000 yje nga një hemisferë tokësore, megjithatë, në fakt, ka shumë më tepër prej tyre në Galaxy. Të gjithë yjet klasifikohen sipas madhësisë, ngjyrës, temperaturës. Kështu, ka xhuxhë, gjigantë dhe supergjigantë.

Yjet xhuxh janë të llojeve të mëposhtme:

• xhuxh i verdhë. Ky lloj është një yll i vogël i sekuencës kryesore të klasës spektrale G. Masa e tyre varion nga 0,8 në 1,2 masa diellore.
• xhuxh portokalli. Ky lloj përfshin yje të vegjël të sekuencës kryesore të klasës spektrale K. Masa e tyre është 0,5 - 0,8 masa diellore. Ndryshe nga xhuxhët e verdhë, xhuxhët portokalli kanë jetëgjatësi më të gjatë.
• xhuxh i kuq. Ky lloj bashkon yje të sekuencës kryesore të vogël dhe relativisht të ftohtë të klasës spektrale M. Dallimet e tyre nga yjet e tjerë janë mjaft të theksuara. Ata kanë një diametër dhe masë që nuk është më shumë se 1/3 e asaj diellore.
• xhuxh blu Ky lloj ylli është hipotetik. Xhuxhët blu evoluojnë nga xhuxhët e kuq përpara se të djegin të gjithë hidrogjenin e tyre, pas së cilës ata me sa duket evoluojnë në xhuxhë të bardhë.
• xhuxh i bardhë. Ky është një lloj yjesh tashmë të evoluar. Ata kanë një masë që nuk është më shumë se masa e Chandrasekhar. Xhuxhët e bardhë nuk kanë burimin e tyre të energjisë termonukleare. Ato i përkasin klasës spektrale DA.
• xhuxh i zi. Ky lloj është një xhuxh i bardhë i ftohur, i cili, në përputhje me rrethanat, nuk lëshon energji, d.m.th. mos shkëlqeni, ose e lëshoni atë shumë, shumë dobët. Ato përfaqësojnë fazën përfundimtare të evolucionit të xhuxhëve të bardhë në mungesë të grumbullimit. Masa e xhuxhëve të zinj, si xhuxhët e bardhë, nuk e kalon masën e Chandrasekhar.
• xhuxh kafe. Këta yje janë objekte nënyjore që kanë një masë nga 12,57 deri në 80,35 masa të Jupiterit, e cila, nga ana tjetër, korrespondon me 0,012 - 0,0767 masa diellore. Xhuxhët kafe ndryshojnë nga yjet e sekuencës kryesore në atë që reaksioni i shkrirjes termonukleare që konverton hidrogjenin në helium në yjet e tjerë nuk ndodh në bërthamat e tyre.
• xhuxhët nënkafe ose nënxhuxhët kafe. Ato janë formacione absolutisht të ftohta, masa e të cilave është nën kufirin e xhuxhëve kafe. Në një masë më të madhe, ata konsiderohen si planetë.

Pra, mund të vërehet se yjet e klasifikuar si xhuxhë të bardhë janë ato yje që fillimisht kanë përmasa të vogla dhe janë në fazën e tyre përfundimtare të evolucionit. Historia e zbulimit të xhuxhëve të bardhë shkon prapa në vitin relativisht të fundit 1844. Ishte në atë kohë që astronomi dhe matematikani gjerman Friedrich Bessel, duke vëzhguar Sirius, zbuloi një devijim të lehtë të yllit nga lëvizja lineare. Si rezultat i kësaj, Friedrich sugjeroi që Sirius kishte një yll shoqërues masiv të padukshëm. Ky supozim u konfirmua në 1862 nga astronomi dhe ndërtuesi amerikan i teleskopëve Alvan Graham Clark gjatë rregullimit të refraktorit më të madh në atë kohë. Një yll i zbehtë u zbulua pranë Siriusit, i cili më vonë u quajt Sirius B. Ky yll karakterizohet nga ndriçim i ulët dhe fusha e tij gravitacionale ndikon mjaft dukshëm në partnerin e tij të ndritshëm. Kjo, nga ana tjetër, konfirmon se ky yll ka një rreze shumë të vogël me një masë të konsiderueshme.

Cilët yje janë xhuxhë

Xhuxhët janë yje të evoluar që kanë një masë që nuk e kalon kufirin Chandrasekhar. Formimi i një xhuxhi të bardhë ndodh si rezultat i djegies së të gjithë hidrogjenit. Kur hidrogjeni digjet, thelbi i yllit tkurret në densitet të lartë, ndërsa në të njëjtën kohë shtresat e jashtme zgjerohen shumë dhe shoqërohen nga një zbehje e përgjithshme e shkëlqimit. Kështu, ylli fillimisht shndërrohet në një gjigant të kuq, i cili heq guaskën e tij. Derdhja e guaskës ndodh për faktin se shtresat e jashtme të yllit kanë një lidhje jashtëzakonisht të dobët me bërthamën qendrore të nxehtë dhe shumë të dendur. Më pas, kjo guaskë bëhet një mjegullnajë planetare në zgjerim. Vlen t'i kushtohet vëmendje faktit që gjigantët e kuq dhe xhuxhët e bardhë kanë një marrëdhënie shumë të ngushtë.

Të gjithë xhuxhët e bardhë ndahen në dy grupe spektrale. Grupi i parë përfshin xhuxhët që kanë klasën spektrale të "hidrogjenit" DA, në të cilat nuk ka linja spektrale të heliumit. Ky lloj është më i zakonshmi. Lloji i dytë i xhuxhit të bardhë është DB. Është më i rrallë dhe quhet xhuxh i bardhë helium. Asnjë linja hidrogjeni nuk u zbulua në spektrin e yjeve të këtij lloji.

Sipas astronomit amerikan Iko Iben, këto lloj xhuxhësh të bardhë formohen në mënyra krejtësisht të ndryshme. Kjo për faktin se djegia e heliumit në gjigantët e kuq është e paqëndrueshme dhe në mënyrë periodike ndodh zhvillimi i ndezjeve të shtresuara të heliumit. Iko Iben sugjeroi gjithashtu një mekanizëm me të cilin guaska derdhet në faza të ndryshme të zhvillimit të një ndezjeje helium - në kulmin e saj dhe midis ndezjeve. Prandaj, formimi i tij ndikohet nga mekanizmi i derdhjes së membranës.

Shumica e galaktikave, si Rruga jonë e Qumështit, janë të rrethuara nga dhjetëra satelitë të vegjël që orbitojnë rreth tyre. Këta satelitë janë jashtëzakonisht të zbehtë - prej tyre, vetëm më të ndriturit dhe më të afërmit u panë në afërsi të galaktikës sonë dhe fqinjit të saj më të afërt, Galaxy Andromeda. Por këto galaktika satelitore xhuxh nuk fluturojnë në mënyrë kaotike: të gjitha ndodhen afërsisht në të njëjtin rrafsh, i cili na duket si një vijë e drejtë.

Bashkëplanariteti duket i papritur. Modelet kompjuterike të evolucionit të galaktikave treguan se në çdo drejtim të sferës qiellore duhet të ketë afërsisht të njëjtin numër galaktikash satelitore. Kjo shpërndarje sferike simetrike mendohej për një kohë të gjatë si një pasojë e natyrshme e ekzistencës së materies së errët, një substancë misterioze që ndërvepron me materien e zakonshme vetëm nëpërmjet gravitetit. Astronomët besojnë se materia e errët dominon Universin dhe luan një rol kyç në formimin e galaktikave dhe zgjerimin e hapësirës.

Megjithatë, misteri i bashkëplanaritetit të galaktikave xhuxh ka përhumbur disa astronomë, përfshirë Krupën, të pyesin nëse ekziston materia e errët. “Hipoteza e materies së errët është treguar e paqëndrueshme,” tha ai, duke ndërprerë raportin tim, “sepse parashikimet e saj që satelitët duhet të shpërndahen në mënyrë sferike në mënyrë simetrike rreth Rrugës së Qumështit janë në kundërshtim të drejtpërdrejtë me atë që vëzhgojmë”.

Unë paraqita një mënyrë tjetër për të parë problemin, një mënyrë që përpiqet të shpjegojë rregullimin e çuditshëm të satelitëve galaktikë me praninë e strukturave të materies së errët kozmike më të mëdha se Rruga jonë e Qumështit. Ndërsa një numër i vogël skeptikësh si Krupa mbeten të pakënaqur, puna e fundit, duke përfshirë edhe timen, tregon se si një rrjet gjigand i materies së errët mund të shpjegojë rregullimin unik të galaktikave satelitore në qiell.

Çështja e Munguar

Hipoteza e materies së errët në qendër të kësaj polemike u propozua fillimisht për të shpjeguar vetitë e tjera misterioze të galaktikave. Në vitet 1930 Astronomi i madh Fritz Zwicky donte të "peshonte" grupin Coma, një grup gjigant prej gati njëmijë galaktikash. Ai filloi duke matur shpejtësinë me të cilën lëviznin galaktikat në këtë grup. Për habinë e tij, ai zbuloi shpejtësi të mëdha - mijëra kilometra në sekondë - aq të shpejta sa për të copëtuar grupin. Pse nuk u nda në copa? Zwicky sugjeroi që grupi është i mbushur me një substancë të padukshme që i mban galaktikat së bashku me forcën e gravitetit të saj. Kjo substancë që mungonte më vonë u quajt materie e errët.

Që kur Zwicky propozoi për herë të parë propozimin e tij 80 vjet më parë, spektri i materies së errët është shfaqur aty-këtu në të gjithë Universin, pothuajse në çdo galaktikë të studiuar. Në rrugën tonë - Rruga e Qumështit - astronomët e kanë identifikuar ekzistencën e saj bazuar në natyrën e lëvizjes së yjeve në periferi të galaktikës. Ashtu si galaktikat në grupin Koma, këta yje po lëvizin shumë shpejt për t'u mbështetur nga e gjithë lënda e dukshme. Dhe një duzinë galaktikash xhuxh pranë Rrugës së Qumështit duket se janë më të pasura me lëndë të errët.

Gjithëprania e materies së errët ka forcuar besimin në ekzistencën e saj. Në të vërtetë, shumica e kozmologëve besojnë se materia e errët përbën rreth 84% të të gjithë materies, duke peshuar më shumë se atomet normale me një raport prej rreth pesë me një.

Ky bollëk i materies së errët sugjeron se duket se luan një rol unik në evolucionin e Universit. Një mënyrë për të studiuar këtë evolucion është përdorimi i modeleve kompjuterike. Që nga vitet 1970. Shkencëtarët në fushën e kozmologjisë llogaritëse janë përpjekur të modelojnë historinë e Universit duke përdorur programe kompjuterike. Teknika është e thjeshtë: përcaktoni një vëllim imagjinar drejtkëndor; vendosni grimca pika imagjinare atje në nyjet e një rrjete pothuajse të përsosur, të cilat në këtë model simulojnë grumbullime të materies së errët; llogaritni tërheqjen gravitacionale të secilës grimcë nga të gjitha të tjerat dhe lërini të lëvizin në përputhje me fushën gravitacionale që vepron mbi to: gjurmoni këtë proces në një interval prej 13 miliardë vjetësh.

Që nga vitet 1970 Strategjitë e këtij lloji kanë evoluar ndjeshëm dhe janë bërë shumë më komplekse, por në thelbin e tyre kjo metodë përdoret edhe sot. Dyzet vjet më parë, programi mund të funksiononte vetëm me disa qindra grimca. Metodat moderne të modelimit kompjuterik bëjnë të mundur llogaritjen e sjelljes së miliarda grimcave në një vëllim që i afrohet madhësisë së Universit të vëzhgueshëm.

Simulimet kompjuterike të Universit janë provuar të jenë një mënyrë tepër e dobishme për të studiuar galaktikat individuale, por ato gjithashtu kanë ngritur një sërë misteresh sfiduese. Për shembull, modelet kompjuterike tregojnë se materia e errët që mbush aureolën rreth Rrugës së Qumështit tërheq gazin dhe pluhurin në grumbuj të veçantë. Këto grumbuj duhet të shemben nën ndikimin e gravitetit, duke formuar yje dhe galaktika xhuxh. Të rrethuar nga materia e errët, duhet të ketë mijëra galaktika të vogla rreth Rrugës së Qumështit. Megjithatë, kur vëzhgojmë qiellin e natës, ne shohim vetëm disa dhjetëra prej tyre. Dështimi i të gjitha përpjekjeve për t'i zbuluar ato u bë i dukshëm në vitet 1990 dhe që atëherë ai është quajtur "problemi satelitor i munguar".

Gjatë viteve, astronomët kanë dalë me disa shpjegime të mundshme për këtë dilemë. E para dhe më bindëse është se jo të gjithë satelitët që shfaqen në modelet kompjuterike korrespondojnë rreptësisht me galaktikat satelitore të jetës reale. Masat e grupeve më të vogla të materies së errët (dhe tërheqja e tyre gravitacionale) mund të mos jenë të mjaftueshme për të kapur gazin dhe për të formuar yje. Duke vazhduar këtë linjë arsyetimi, dikush mund të spekulojë se galaktikat satelitore të vëzhguara janë vetëm maja e dukshme e një ajsbergu të errët: ndoshta qindra, nëse jo mijëra, galaktika satelitore të errëta pa yje ekzistojnë aty pranë. Ne thjesht nuk i shohim ato.

Së dyti, edhe nëse yjet janë formuar në tufa të vogla të materies së errët, ato mund të jenë shumë të zbehta për ne për t'i parë me teleskopët tanë. Pastaj, ndërsa teknologjia zhvillohet dhe ndjeshmëria e teleskopëve rritet, astronomët do të zbulojnë galaktika të reja satelitore. Në të vërtetë, gjatë viteve të fundit, numri i galaktikave të njohura satelitore që rrotullohen rreth Rrugës së Qumështit është dyfishuar.

Përveç kësaj, vetë disku i galaktikës sonë ndoshta na pengon të vërejmë disa satelitë. Ky disk është në thelb një koleksion i dendur, i sheshtë yjesh, aq i ndritshëm sa që me sy të lirë duket si një rrip lëngu i bardhë (prandaj edhe emri "Rruga e Qumështit"). Është shumë e vështirë të zbulosh satelitët që fshihen pas diskut, aq e vështirë sa të shohësh Hënën gjatë ditës - drita e zbehtë e galaktikës satelitore është mbytur në shkëlqimin e Rrugës së Qumështit.

Të gjitha këto argumente të marra së bashku zgjidhin problemin e mungesës së galaktikave satelitore dhe bindin shumicën e astrofizikanëve. Ata e shpëtojnë idenë e materies së errët duke e mbrojtur atë nga kundërargumentet më serioze të vëzhgimit. Megjithatë, rregullimi i çuditshëm hapësinor i galaktikave satelitore ende i huton shkencëtarët.

Kërcënimi i ri i xhuxhit

Në disa artikuj të botuar në fund të viteve 1970 dhe në fillim të viteve 1980, Donald Lynclen-Bell. një astrofizikan në Universitetin e Kembrixhit, vuri në dukje se shumë nga galaktikat satelitore që rrotullohen rreth Rrugës së Qumështit duket se ndodhen në rrafshin ujor. Si të shpjegohet një pamje kaq e çuditshme? Në vitin 2005, Krupa dhe ekipi i tij në Universitetin e Bonit e bindën botën se ky rregullim koplanar nuk mund të kishte qenë i rastësishëm. Ata sugjeruan se hënat e materies së errët ishin të shpërndara në mënyrë të barabartë rreth Rrugës së Qumështit, siç parashikonin simulimet kompjuterike, dhe se vetëm një në njëqind prej këtyre xhuxhëve ishte mjaftueshëm i madh për të formuar yje dhe për t'u bërë i dukshëm në një teleskop. Duke pasur parasysh këto supozime krejtësisht të arsyeshme, ata shtruan pyetjen: Sa shpesh mund të presim të gjejmë një sistem si Rruga e Qumështit me hënat e saj të ndritshme të rreshtuara rreth saj? Përgjigja krijoi një shpërthim në kozmologji: probabiliteti për këtë është më pak se një në një milion.

"Nëse materia e errët kontrollonte formimin e galaktikave," argumenton Krupa. "atëherë galaktikat satelitore nuk do të rreshtoheshin kurrë përgjatë aeroplanit." Duke përshkruar rezultatet tuaja në artikull. Krupa ofroi zgjidhjen e tij. "E vetmja rrugëdalje," shkroi ai. - për të sugjeruar se satelitët e Rrugës së Qumështit nuk u formuan si rezultat i grumbullimit të materies së errët." Materie e errët, argumentoi ai. nuk ekziston.

Të jesh një teoricien i mirë. Krupa ofroi një alternativë. Ai beson se satelitët janë fragmente të një galaktike të madhe paraardhëse, e cila dikur fluturoi pranë Rrugës së Qumështit në të kaluarën. Ashtu si një asteroid shpërthen dhe lë pas një bisht mbeturinash ndërsa kalon nëpër atmosferën e Tokës, është e mundur që hënat e Rrugës së Qumështit të lindën nga materiali i marrë nga një paraardhës më i madh.

Kur shikojmë në Univers, thotë Krupa, disa galaktika që përplasen kanë ura të gjata me material yjor të quajtur krahë baticash. Krahët e baticës shpesh përmbajnë galaktika të vogla satelitore që u formuan si rezultat i ngjeshjes së materialit të bllokuar. Në kushte të përshtatshme, vetë procesi i shkëputjes bën që materiali i bllokuar të mblidhet në aeroplanin ujor, ngjashëm me satelitët e Rrugës së Qumështit.

Shpjegimi i Krupës ishte elegant, i thjeshtë dhe më e rëndësishmja, jo i diskutueshëm. Ajo u vu shpejt nën një breshëri sulmesh. Për shembull, yjet në galaktikat satelitore të Rrugës së Qumështit lëvizin shumë shpejt vetëm për materien e zakonshme. Lënda e errët duhet t'i mbajë ato së bashku, ashtu siç mban të gjitha pjesët e Rrugës së Qumështit. (Në të vërtetë, vëzhgimet tregojnë se satelitët xhuxh të Rrugës së Qumështit janë galaktikat me përmbajtjen më të lartë të materies së errët në Univers.) Dhe skenari i baticës për formimin e galaktikave xhuxh sugjeron që ata nuk përmbajnë lëndë të errët, duke lënë të hapur pyetja se çfarë i pengon ata të fluturojnë veç e veç.

Së dyti, ashtu si një përplasje dëmton një makinë tjetër, përplasjet midis galaktikave të diskut shkatërrojnë disqet. Pothuajse gjithmonë, rezultati përfundimtar i një përplasjeje galaktike është një grumbull yjesh pa formë. Rruga e Qumështit ka një strukturë të përcaktuar qartë dhe një disk mjaft të hollë. Ne nuk shohim asnjë tregues se ai është dëmtuar nga ndonjë përplasje ose bashkim në të kaluarën e afërt.

Ueb i errët

Një zgjidhje alternative për enigmën e shtrirjes së pazakontë të galaktikave xhuxh kërkon të shikoni më tej në thellësitë e hapësirës. Përpjekjet e modelimit numerik që filluan në vitet 1970 nuk kanë studiuar lehtësisht evolucionin e galaktikave individuale, por kanë simuluar vëllime gjigante të Universit. Kur e bëjmë këtë në shkallët më të mëdha, shohim se galaktikat nuk shpërndahen rastësisht. Përkundrazi, ato priren të bashkohen në një strukturë të përcaktuar rreptësisht të ngjashme me fije të quajtur rrjeta kozmike. Ne mund ta dallojmë qartë strukturën e parashikuar kur shikojmë hartat e shpërndarjes hapësinore të galaktikave reale.

Kjo rrjetë kozmike përbëhet nga shtresa madhështore të mbushura me miliona galaktika dhe që shtrihen mbi qindra miliona vite dritë. Këto shtresa lidhen me fije në formë puro. Në hapësirat ndërmjet filamenteve ka zbrazëtira në të cilat nuk ka galaktika. Galaktikat e mëdha si e jona priren të vendosen në pika të rrjetit ku kryqëzohen shumë fije.

Si student i diplomuar në Universitetin Durham në Angli, ndërtova modele kompjuterike të këtyre rajoneve të dendura. Një ditë solla një printim të rezultateve më të fundit në zyrën e mbikëqyrësit tim, Carlos Frenk. Modeli mbi të cilin po punoja gjurmoi formimin e Rrugës së Qumështit dhe rrethinave të saj mbi 13 miliardë vjet të historisë së Universit - Frank nguli sytë në vizatimin e kompjuterit për disa sekonda, më pas tundi një copë letër dhe bërtiti: "Lëreni pushoni!” Galaktikat satelitore që ju studioni, secila prej tyre, shtrihen në të njëjtin aeroplan të pabesueshëm Krupa!” Modeli ynë nuk riprodhoi rezultatet e modeleve kompjuterike të bëra më parë - një shpërndarje uniforme e galaktikave satelitore në aureolën e Rrugës së Qumështit. Në vend të kësaj, kompjuteri parashikoi formimin e satelitëve të avionëve të ujit - shumë afër asaj që vëzhgojnë astronomët. Ne ndjemë se modeli ynë do të fillonte të zbulonte misterin se si satelitët xhuxh mund të pozicionoheshin kaq çuditërisht në hapësirë.

"Pse nuk e gjurmoni evolucionin e satelitëve prapa në kohë për të parë se nga erdhën?" - sugjeroi Frank. Ne patëm rezultatin përfundimtar; tani ka ardhur koha për të eksploruar fazat e ndërmjetme të evolucionit.

Kur shikuam prapa në simulim, pamë se galaktikat xhuxh nuk u formuan në rajonet menjëherë ngjitur me Rrugën e Qumështit. Si rregull, ato grupoheshin pak më tej, brenda fijeve të rrjetës kozmike. Fijet janë zona me densitet më të lartë se zbrazëtitë kozmike. Kjo është ndoshta arsyeja pse ata tërheqin pluhurin dhe gazin pranë dhe i mbledhin ato në galaktikat e reja.