Die Studie der Milchstraße-Bildung und Evolution ist mit den Prozessen beschäftigt, die ein heterogenes Weltall von einem homogenen Anfang, der Bildung der ersten Milchstraßen, die Weise gebildet haben, wie sich Milchstraßen mit der Zeit, und die Prozesse ändern, die die Vielfalt von in nahe gelegenen Milchstraßen beobachteten Strukturen erzeugt haben. Es ist eines der aktivsten Forschungsgebiete in der Astrophysik.

Hypothese aufstellt, kommt Milchstraße-Bildung aus Struktur-Bildungstheorien infolge winziger Quant-Schwankungen nach dem Urknall vor. Das einfachste Modell dafür, das in der Einigkeit mit beobachteten Phänomenen ist, ist die Kalte Dunkle Sache-Kosmologie; das heißt bestehen dieses Sammeln und das Mischen darin, wie der Milchstraße-Gewinn in der Masse, und auch ihre Gestalt und Struktur bestimmen kann.

Bildung der ersten Milchstraßen

Nach dem Urknall war das Weltall einige Zeit bemerkenswert homogen, wie im Kosmischen Mikrowellenhintergrund oder CMB beobachtet werden kann (dessen Schwankungen weniger als ein Teil in hunderttausend sind). Es gab little-no Struktur im Weltall, und so keine Milchstraßen. Deshalb müssen wir fragen, wie das glatt verteilte Weltall des CMB das clumpy Weltall geworden ist, das wir heute sehen.

Die am meisten akzeptierte Theorie dessen, wie diese Strukturen gekommen sind, um zu sein, besteht darin, dass die ganze groß angelegte Struktur des Weltalls, das wir heute beobachten, demzufolge des Wachstums der primordialen Schwankungen gebildet wurde, die kleine Änderungen in der Dichte des Weltalls in einem beschränkten Gebiet sind. Da das Weltall kühl geworden ist, haben Klumpen der dunklen Sache begonnen, sich, und innerhalb ihrer zu verdichten, Benzin hat begonnen sich zu verdichten. Die primordialen Schwankungen haben Gravitations-dunkle und Gassache zu den dichteren Gebieten angezogen, und so wurden die Samen, die später Milchstraßen werden würden, gebildet. Diese Strukturen haben die ersten Milchstraßen eingesetzt. An diesem Punkt wurde das Weltall fast aus Wasserstoff, Helium und dunkler Sache exklusiv zusammengesetzt. Kurz nachdem sich die ersten Proto-Milchstraßen geformt haben, hat das Wasserstoff- und Helium-Benzin innerhalb ihrer begonnen, die ersten Sterne zu kondensieren und zu machen. So wurden die ersten Milchstraßen dann gebildet. 2007, mit dem Fernrohr von Keck, hat eine Mannschaft vom Institut von Kalifornien für die Technologie sechs Stern gefunden, der Milchstraßen ungefähr 13.2 Milliarden Lichtjahre (leichte Reiseentfernung) weg bildet, und hat deshalb geschaffen, als das Weltall nur 500 Millionen Jahre alt war. Die Entdeckung einer Milchstraße mehr als 13 Milliarden Jahre alt, die nur 480 Millionen Jahre nach dem Urknall bestanden haben, wurde im Januar 2011 berichtet.

Das Weltall war in seinen frühen Zeitaltern sehr gewaltsam, und Milchstraßen sind schnell gewachsen, sich durch die Zunahme von kleineren Massenmilchstraßen entwickelnd. Das Ergebnis dieses Prozesses wird aufgedruckt auf dem Vertrieb von Milchstraßen im nahe gelegenen Weltall verlassen (sieh Image 2dF Milchstraße-Rotverschiebungsüberblick). Milchstraßen werden Gegenstände im Raum nicht isoliert; eher werden Milchstraßen in einem großen kosmischen Web von Glühfäden überall im Weltall verteilt. Die Positionen, wo sich die Glühfäden treffen, sind dichte Trauben von Milchstraßen, die als kleine Schwankungen im frühen Weltall begonnen haben. Folglich ist der Vertrieb von Milchstraßen nah mit der Physik des frühen Weltalls verbunden.

Trotz seiner vieler Erfolge ist dieses Bild nicht genügend, um die Vielfalt der Struktur zu erklären, die wir in Milchstraßen sehen. Milchstraßen kommen in einer Vielfalt von Gestalten von runden, nichts sagenden elliptischen Milchstraßen bis die mit dem Pfannkuchen flachen spiralförmigen Milchstraßen.

Allgemein beobachtete Eigenschaften von Milchstraßen

Einige bemerkenswerte beobachtete Eigenschaften der Milchstraße-Struktur (einschließlich unserer eigenen Milchstraße), dass Astronomen mit galaktischen Bildungstheorien erklären möchten, schließen ein (aber werden sicher auf nicht beschränkt) der folgende:

• Spiralförmige Milchstraßen und die galaktische Platte sind ziemlich dünn, dicht, und rotieren sehr schnell. Die Milchstraße-Platte ist 100mal länger, als es dick ist.
• Die Mehrheit der Masse in Milchstraßen wird aus der dunklen Sache, eine Substanz zusammengesetzt, die nicht direkt erkennbar ist, und durch keine Mittel außer dem Ernst aufeinander wirkt.
• Ring-Sterne sind normalerweise viel älter und haben viel tiefer metallicities (das heißt, sie werden fast aus Wasserstoff und Helium exklusiv zusammengesetzt) als Plattensterne.
• Viele Plattenmilchstraßen haben eine aufgeblasene Außenplatte (häufig hat die "dicke Platte" genannt), der aus alten Sternen zusammengesetzt wird.
• Kugelförmige Trauben sind normalerweise alt und ebenso metallschwach, aber es gibt einige, die fast so nicht metallarm sind wie die meisten, und/oder einige jüngere Sterne haben. Einige Sterne in kugelförmigen Trauben scheinen, so alt zu sein, wie das Weltall selbst (durch völlig verschiedene Maß- und Analyse-Methoden).
• Hohe Geschwindigkeitswolken, Wolken von neutralem Wasserstoff "regnen" unten auf der Milchstraße, und sind vermutlich vom Anfang gewesen (das würde die notwendige Quelle einer Gasplatte sein, von der sich die Plattensterne geformt haben).
• Milchstraßen kommen in einer großen Vielfalt von Gestalten und Größen (sieh die Hubble Folge), von riesigen, nichts sagenden Tropfen von alten Sternen (hat elliptische Milchstraßen genannt), zu dünnen Platten mit Benzin und in hoch bestellten Spiralen eingeordneten Sternen.
• Die Mehrheit von riesigen Milchstraßen enthält ein supermassives schwarzes Loch in ihren Zentren, sich in der Masse von Millionen bis Milliarden von Zeiten die Masse unserer Sonne erstreckend. Die schwarze Loch-Masse wird an Eigenschaften seiner Gastgeber-Milchstraße gebunden.
• Viele der Eigenschaften von Milchstraßen (einschließlich des Milchstraße-Farbenumfang-Diagramms) zeigen an, dass es im Wesentlichen zwei Typen von Milchstraßen gibt. Diese Gruppen teilen sich in blaue sternbildende Milchstraßen, die mehr spiralförmigen Typen und roten Nichtsternformen-Milchstraßen ähnlich sind, die mehr elliptischen Milchstraßen ähnlich sind.

Bildung von Plattenmilchstraßen

Die Schlüsseleigenschaften von Plattenmilchstraßen, die auch spiralförmige Milchstraßen allgemein genannt werden, bestehen darin, dass sie sehr dünn sind, schnell rotieren, und häufig spiralförmige Struktur zeigen. Eine der Hauptherausforderungen an die Milchstraße-Bildung ist die große Zahl von dünnen Plattenmilchstraßen im lokalen Weltall. Das Problem besteht darin, dass Platten sehr zerbrechlich sind, und Fusionen mit anderen Milchstraßen dünne Platten schnell zerstören können.

Olin Eggen, Donald Lynden-Bell, und Allan Sandage 1962, hat eine Theorie vorgeschlagen, dass sich Plattenmilchstraßen durch einen monolithischen Zusammenbruch einer großen Gaswolke formen. Da die Wolke zusammenbricht, lässt sich das Benzin in eine schnell rotierende Platte nieder. Bekannt als ein verfeinerndes Bildungsdrehbuch ist diese Theorie noch nicht mehr ziemlich einfach weit hat akzeptiert, weil Beobachtungen des frühen Weltalls stark darauf hinweisen, dass Gegenstände von von unten nach oben (d. h. kleinere Gegenstände wachsen, die sich verschmelzen, um größere zu bilden). Es wurde zuerst von Leonard Searle und Robert Zinn vorgeschlagen, dass sich Milchstraßen durch die Fusion von kleineren Ahnen formen.

Neuere Theorien schließen das Sammeln der dunklen Sache halos in von unten nach oben Prozess ein. Im Wesentlichen bald im Weltall wurden die Milchstraßen größtenteils der dunklen und Gassache, und so zusammengesetzt, es gab weniger Sterne. Da eine Milchstraße Masse gewonnen hat (durch die Akkretionsmaterie kleinerer Milchstraßen), bleibt die dunkle Sache größtenteils auf den Außenteilen der Milchstraße. Das ist, weil die dunkle Sache nur Gravitations-aufeinander wirken kann, und sich so nicht zerstreuen wird. Das Benzin kann sich jedoch schnell zusammenziehen, und wie es so tut, rotiert es schneller, bis das Endresultat ein sehr dünner ist, sehr schnell Platte rotieren lassend.

Astronomen wissen das nicht zurzeit, welcher Prozess die Zusammenziehung aufhört. Tatsächlich sind Theorien der Plattenmilchstraße-Bildung beim Produzieren der Folge-Geschwindigkeit und Größe von Plattenmilchstraßen nicht erfolgreich. Es ist darauf hingewiesen worden, dass die Radiation von hellen kürzlich gebildeten Sternen, oder von aktive galaktische Kerne die Zusammenziehung einer sich formenden Platte verlangsamen können. Es ist auch darauf hingewiesen worden, dass der dunkle Sache-Ring die Milchstraße ziehen kann, so Plattenzusammenziehung aufhörend.

In den letzten Jahren ist sehr viel Fokus auf das Verstehen von Fusionsereignissen in der Evolution von Milchstraßen gestellt worden. Unsere eigene Milchstraße (die Milchstraße) hat eine winzige Satellitenmilchstraße (der Schütze-Zwerg Elliptische Milchstraße), der zurzeit allmählich gerissen und durch die Milchstraße "gegessen" "wird". Es wird gedacht, dass diese Arten von Ereignissen in der Evolution von großen Milchstraßen ziemlich üblich sein können. Die Schütze-Zwergmilchstraße umkreist unsere Milchstraße in fast einem richtigen Winkel zur Platte. Es führt zurzeit die Platte durch; Sterne werden seiner mit jedem Pass ausgezogen und sich dem Ring unserer Milchstraße angeschlossen. Es gibt andere Beispiele dieser geringen Akkretionsereignisse, und es ist ein dauernder Prozess für viele Milchstraßen wahrscheinlich. Solche Fusionen stellen "neues" Benzin, Sterne und dunkle Sache zu Milchstraßen zur Verfügung. Beweise für diesen Prozess sind häufig als Verziehen oder Ströme erkennbar, die aus Milchstraßen kommen.

Das Modell des Lambdas-CDM der Milchstraße-Bildung unterschätzt die Zahl von dünnen Plattenmilchstraßen im Weltall. Der Grund besteht darin, dass diese Milchstraße-Bildungsmodelle eine Vielzahl von Fusionen voraussagen. Wenn Plattenmilchstraße-Verflechtung mit einer anderen Milchstraße der vergleichbaren Masse (mindestens 15 Prozent seiner Masse) die Fusion wahrscheinlich zerstören, oder an einem Minimum außerordentlich die Platte stören wird, noch, wie man erwartet, ist die resultierende Milchstraße keine Plattenmilchstraße. Während das ein ungelöstes Problem für Astronomen bleibt, bedeutet es nicht notwendigerweise, dass das Modell des Lambdas-CDM völlig, aber eher falsch ist, dass es verlangt, dass weitere Verbesserung die Bevölkerung von Milchstraßen im Weltall genau wieder hervorbringt.

Milchstraße-Fusionen und die Bildung von elliptischen Milchstraßen

Die massivsten Milchstraßen im Himmel sind riesige elliptische Milchstraßen. Ihre Sterne sind auf Bahnen, die innerhalb der Milchstraße zufällig orientiert werden (d. h. sie wie Plattenmilchstraßen nicht rotieren). Sie werden aus alten Sternen zusammengesetzt und haben wenig zu keinem Staub. Alle elliptischen Milchstraßen untersucht haben bis jetzt supermassive schwarze Löcher in ihrem Zentrum, und die Masse dieser schwarzen Löcher wird mit der Masse der elliptischen Milchstraße aufeinander bezogen. Sie werden auch zu einem Eigentum genannt Sigma aufeinander bezogen, das die Geschwindigkeit der Sterne am weiten Rand der elliptischen Milchstraßen ist. Elliptische Milchstraßen haben Platten um sie nicht, obwohl einige Beulen von Plattenmilchstraßen ähnlich elliptischen Milchstraßen aussehen. Man wird mit größerer Wahrscheinlichkeit elliptische Milchstraßen in mehr voll gestopften Gebieten des Weltalls (wie Milchstraße-Trauben) finden.

Astronomen sehen jetzt elliptische Milchstraßen als einige der am meisten entwickelten Systeme im Weltall. Es wird weit akzeptiert, dass die wichtige treibende Kraft für die Evolution von elliptischen Milchstraßen Fusionen von kleineren Milchstraßen ist. Diese Fusionen können äußerst gewaltsam sein; Milchstraßen kollidieren häufig mit Geschwindigkeiten von 500 Kilometern pro Sekunde.

Viele Milchstraßen im Weltall werden zu anderen Milchstraßen Gravitations-gebunden, das heißt werden sie dem Ziehen der anderen Milchstraße nie entkommen. Wenn die Milchstraßen der ähnlichen Größe sind, wird die resultierende Milchstraße ähnlich keinem des zwei Milchstraße-Mischens scheinen, aber würde stattdessen eine elliptische Milchstraße sein. Ein Image einer andauernden Fusion von gleichen großen Plattenmilchstraßen wird verlassen gezeigt.

In Local Group werden die Milchstraße und der M31 (die Milchstraße von Andromeda), und zurzeit das Nähern einander mit der hohen Geschwindigkeit Gravitations-gebunden. Wenn sich die zwei Milchstraßen wirklich treffen, werden sie einander mit dem Ernst durchführen, beide Milchstraßen streng verdrehend und etwas Benzin, Staub und Sterne in den intergalaktischen Raum vertreibend. Sie werden einzeln reisen, sich verlangsamen, und andererseits zu einander angezogen werden, und wieder kollidieren. Schließlich werden sich beide Milchstraßen völlig verschmolzen haben, Ströme von Benzin und Staub werden durch den Raum in der Nähe von der kürzlich gebildeten riesigen elliptischen Milchstraße fliegen. M31 wird wirklich bereits verdreht: Die Ränder werden verzogen. Das ist wahrscheinlich wegen Wechselwirkungen mit seinen eigenen galaktischen Begleitern, sowie möglicher Fusionen mit sphäroidischen Zwergmilchstraßen in der neuen Vergangenheit - dessen Reste noch in den Plattenbevölkerungen sichtbar sind.

In unserem Zeitalter versammeln sich große Konzentrationen von Milchstraßen (Trauben und Supertrauben) noch.

Während Wissenschaftler sehr viel von unserem und anderen Milchstraßen erfahren haben, bleiben die grundsätzlichsten Fragen über die Bildung und Evolution nur versuchsweise geantwortet.

Siehe auch

• Beule (Astronomie)
• Scheibe (Milchstraße)
• Galaktisches Koordinatensystem
• Galaktische Korona
• Galaktischer Ring
• Milchstraße-Folge-Problem
• Erbse-Milchstraße
• Zeldovich pancake

Links

• NOAO Galerie von Milchstraße-Images
• Image der Milchstraße von Andromeda (M31)
• Javascript passive Evolutionsrechenmaschine für den frühen Typ (elliptische) Milchstraßen
• Video auf der Evolution von Milchstraßen durch den kanadischen Astrophysiker Arzt P