एथन से पूछें: सर्पिल आकाशगंगाएं इतनी शिथिल क्यों हैं?

रात के आकाश की सबसे बड़ी वस्तुओं के बारे में सोचें, जिन छवियों को आपने देखा था। हां, बिल्कुल, वे पूरी तरह से अलग हैं - मरने वाले तारे, सुपरनोवा अवशेष, नेबुला तारे और स्टार क्लस्टर, दोनों पुराने और नए - लेकिन कुछ भी सर्पिल आकाशगंगाओं की सुंदरता को धड़कता नहीं है। अरबों-खरबों सितारों से युक्त, ये "द्वीप ब्रह्मांड" एक अनूठी संरचना का प्रदर्शन करते हैं। संरचना रहस्यमय है, अगर आप इसके बारे में सोचते हैं - जैसा कि पाठक ग्रेग रोजर्स ने सोचा था:

सर्पिल आकाशगंगाओं के बारे में जो बात मुझे हमेशा हैरान करती थी, वह थी उनकी आस्तीनें जो उनके चारों ओर लिपटी रहती थीं, वे आधी आकाशगंगा से अधिक नहीं थीं। चूँकि बाहरी हिस्सा नाभिक के चारों ओर अधिक धीरे-धीरे घूमता है, इसलिए कोई भी ऐसी आकाशगंगाओं की खोज करने की उम्मीद करेगा जिनकी भुजाएँ नाभिक के चारों ओर कई बार लिपटी हों। क्या ब्रह्मांड इतने पुराने ज़ुल्फ़ों के लिए पर्याप्त नहीं है कि उसमें दिखाई दे?

किसी भी सर्पिल आकाशगंगाओं पर विचार करें जिसे आप पसंद करते हैं, लेकिन वे सभी एक समान दृश्य संरचना होगी।















कई सर्पिल बाहें केंद्रीय कोर से बाहर की ओर बढ़ती हैं - आमतौर पर दो से चार - आकाशगंगा के चारों ओर लपेटते हुए जैसे वे केंद्र से दूर जाते हैं। 1970 के दशक की शानदार खोजों में से एक, जिसने उम्मीदों का खंडन किया, वह थी कि आकाशगंगा के चारों ओर कक्षा में तारों की गति कम नहीं होती क्योंकि वे नाभिक से दूर जाते हैं - जैसा कि सौर मंडल में ग्रहों के साथ होता है जो कक्षाओं में जाते हैं वे केंद्र से बहुत दूर हैं। तारों की घूर्णन गति स्थिर रहती है - यह कहने का एक और तरीका है कि आकाशगंगाओं के घूर्णन घटता में एक सपाट प्रोफ़ाइल है।



हमने इसे किनारे तक स्थित आकाशगंगाओं का अध्ययन करके मापा, और आकाशगंगा के केंद्र से उनकी दूरी के संबंध में तारों को दिखाने वाली लाल या नीली पारी की गणना करते हुए। और यद्यपि व्यक्तिगत सितारों की गति व्यावहारिक रूप से बदलती नहीं है, केंद्र से दो गुना दूर स्थित एक तारा इसके चारों ओर दो बार धीमा घूमता है, और दस गुना दूर स्थित है - दस गुना धीमा।

इसके साथ सशस्त्र, हम गणना कर सकते हैं कि हमारी आकाशगंगा जैसे आकाशगंगा के लिए, सूर्य को आकाशगंगा के चारों ओर एक चक्कर पूरा करने के लिए 220 मिलियन वर्षों की आवश्यकता है। चूंकि हम गैलेक्सी के केंद्र से लगभग 26,000 प्रकाश वर्ष दूर स्थित हैं, इसलिए हमारी स्थिति केंद्र से बाहरी इलाके की तुलना में आधे रास्ते के करीब है। इसका मतलब यह है कि चूंकि हमारी आकाशगंगा लगभग 12 बिलियन वर्ष पुरानी है, इसलिए बाहरी सितारों को केवल 25 बार पूर्ण क्रांति करनी थी। सूरज की तरह ही स्थित सितारों ने 54 मोड़ दिए। 10,000 प्रकाश वर्ष की त्रिज्या के साथ एक सर्कल के अंदर के सितारे पहले ही 100 से अधिक क्रांतियों को पूरा कर चुके हैं। दूसरे शब्दों में, हम उम्मीद कर सकते हैं कि आकाशगंगाएँ समय के साथ घूमती हैं, जैसा कि नीचे दिए गए वीडियो में दिखाया गया है।



लेकिन जैसा कि आकाशगंगाओं की तस्वीरें दिखाती हैं, वे कई बार घूमती नहीं हैं। ज्यादातर मामलों में, आस्तीन एक बार भी आकाशगंगा को कवर नहीं करते हैं! जब आकाशगंगाओं की यह संपत्ति पहली बार खोजी गई थी, तो इसका मतलब कम से कम निम्नलिखित था: ये सर्पिल हथियार अमूर्त थे, यह केवल एक उपस्थिति थी। और यह ऐसा है, चाहे आकाशगंगाएं अलग-थलग हों या न हों। लेकिन अगर आप बारीकी से देखें तो कुछ और है।



आस्तीन के साथ गुलाबी धब्बे? वे दिखाई देते हैं जहां नए सितारों के गठन के सक्रिय क्षेत्र हैं। गुलाबी डॉट एक बहुत विशिष्ट तरंग दैर्ध्य पर उत्सर्जित प्रकाश की अधिकता है: 656.3 एनएम। यह विकिरण तब होता है जब नए तारे गैसों को आयनित करने के लिए पर्याप्त रूप से जलते हैं, और तब जब इलेक्ट्रॉन प्रोटॉन के साथ पुन: जुड़ते हैं, तो नवगठित हाइड्रोजन परमाणु एक निश्चित आवृत्ति पर प्रकाश उत्सर्जित करते हैं, जिसमें ये क्षेत्र गुलाबी होते हैं।

यह हमें बताता है कि इन सर्पिल भुजाओं में ऐसे क्षेत्र शामिल हैं जिनमें सामग्री का घनत्व आकाशगंगा के अन्य हिस्सों की तुलना में अधिक है, और यह कि सितारे स्वतंत्र रूप से प्रवेश करते हैं और समय के साथ इन हथियारों से बाहर निकलते हैं।

यह समझाने वाला एक विचार 1964 से अस्तित्व में है, और इसे घनत्व तरंगों के सिद्धांत के रूप में जाना जाता है। सिद्धांत बताता है कि समय के साथ आस्तीन उसी स्थान पर बने रहते हैं, जिस प्रकार ट्रैफिक जाम समान स्थानों पर बने रहते हैं। व्यक्तिगत वस्तुएं (आकाशगंगा में तारे, सड़क पर कारें) उनके माध्यम से आगे बढ़ सकती हैं, लेकिन किसी भी समय समान वस्तुओं की संख्या हमेशा यातायात में बनी रहती है। इस वजह से, सघन क्षेत्रों का स्थान अपरिवर्तित रहता है।



प्रक्रिया की भौतिकी सरल है: कुछ क्षेत्रों के सितारे गुरुत्वाकर्षण बल बनाते हैं, जिनके हम आदी हैं और यह है कि वे सर्पिल आकार को बनाए रखते हैं। दूसरे शब्दों में, यदि हम बढ़े हुए गैस घनत्व वाले क्षेत्र से शुरू करते हैं और अपनी डिस्क को घुमाने देते हैं, तो हमें उन क्षेत्रों का प्रारंभिक सेट मिलेगा, जहां पहली बार तारे बनते हैं: प्रोटो-स्लीव्स। आकाशगंगा के विकास के साथ, ये हथियार - और बढ़ते घनत्व के क्षेत्र - केवल गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव के कारण संरक्षित हैं।

हैरानी की बात है कि यह प्रभाव विशालकाय प्रभामंडल के रूप में आकाशगंगा के आसपास काले पदार्थ की उपस्थिति में और इसके अभाव में भी काम करता है।


बाईं ओर - अंधेरे बिंदु के बिना एक आकाशगंगा, दाईं ओर - अंधेरे पदार्थ के साथ

और यद्यपि ग्रेग के प्रश्न की धारणाएं गलत थीं, क्योंकि आकाशगंगा के बाहरी तारे आंतरिक गति के समान गति से चलते हैं, आस्तीन वास्तव में कभी भी नहीं लिपटते हैं, चाहे वे आकाशगंगा की आयु की परवाह किए बिना - केवल आकाशगंगा के भौतिकी के कारण। जैसे ट्रैफ़िक जाम, तारे, गैस और धूल किसी भी समय सर्पिल बाहों में फंस जाते हैं, वे घनीभूत वातावरण में होते हैं, और जब वे वहाँ से बाहर निकलते हैं, तो उनसे दूसरे सितारों की दूरी बढ़ जाती है - हमारा सूर्य आज इस स्थिति में है।

Source: https://habr.com/ru/post/hi400801/