Apakah galaksi berubah bentuk dan ukuran seiring waktu?

Galaksi datang dalam berbagai bentuk dan ukuran. Faktor-faktor apa yang menentukan bentuk dan ukuran galaksi, dan bagaimana ini bisa berubah seiring waktu?

Ukuran galaksi tergantung pada bagaimana materi itu didistribusikan di alam semesta awal, dan bagaimana ia runtuh karena gravitasinya sendiri untuk membentuk gumpalan materi (gelap) yang akan terbentuk oleh galaksi-galaksi.

Galaksi yang paling awal adalah tidak teratur, tetapi ketika materi jatuh ke arah mereka, dan mereka mengembangkan arah orbital yang konsisten, mereka terbentuk menjadi cakram. Gelombang gravitasi di cakram kemudian muncul sebagai lengan spiral. Galaksi besar yang secara aktif membentuk bintang cenderung memiliki struktur ini. Galaksi kecil mungkin tidak pernah mencapai titik pembentukan cakram dan tetap tidak teratur.

Saat galaksi bertabrakan dan berinteraksi, orbit bintang-bintang terganggu. Hasil dari penggabungan dua galaksi spiral besar seringkali adalah sebuah galaksi di mana bintang-bintang mengorbit ke segala arah, yang terlihat seperti galaksi elips. Pembentukan bintang di galaksi elips seringkali sangat rendah. Galaksi elips adalah bentuk galaksi yang paling berkembang.

Skala waktu evolusi ini lambat. Butuh miliaran tahun bagi galaksi untuk berevolusi dari satu bentuk ke bentuk lainnya.

Rincian proses pembentukan galaksi dan evolusi masih belum pasti. Sifat tepat dari materi gelap akan menjadi penting dalam memahami bagaimana galaksi terbentuk. Peran (jika ada) yang dimainkan lubang hitam dalam pembentukan galaksi tidak pasti.

Iya tentu saja.

Galaksi tumbuh melalui pertambahan materi yang halus (baik yang gelap maupun baryon), dan melalui merger dengan galaksi lain. Penggabungan kecil (yaitu di mana satu galaksi jauh lebih besar dari galaksi lainnya) hanya mengganggu galaksi yang lebih kecil tanpa mengubah bentuk yang lebih besar (tetapi dapat meningkatkan laju pembentukan bintangnya untuk sementara waktu). Penggabungan besar, di mana galaksi-galaksi berukuran sebanding, dapat sepenuhnya "menghancurkan" galaksi. Jika galaksi yang menggabungkan adalah spiral, mereka kadang-kadang dapat mengendap menjadi galaksi spiral yang lebih besar, mungkin dengan tonjolan pusat yang ditingkatkan. Tetapi kadang-kadang, tergantung antara lain pada orientasi mereka sebelum penggabungan, mereka menjadi elips.

Sejak Semesta berkembang, galaksi lebih dekat bersama di masa lalu, dan dengan demikian sebagian besar pertumbuhan telah terjadi.

Galaksi kecil yang mengalami pembentukan bintang yang intens, mungkin meniup gas mereka karena umpan balik bintang, dengan cara ini menyingkirkan sebagian besar gas mereka dan dengan demikian de lipatan sedikit dalam ukuran dan "memadamkan" diri mereka sendiri.

Galaksi berasal dari gumpalan di sup primordial gas dan dark matter (dan radiasi) yang hampir mulus. Rumpun ini memiliki distribusi ukuran - fungsi massa halo - yang merupakan hukum kekuatan pada massa kecil dan dengan cut-off eksponensial pada massa besar. Dengan demikian, ukuran galaksi mengikuti distribusi yang sama.

$z=0$$z=3$

Gambar di sebelah kanan (dari simulasi kosmologis saya sendiri) menunjukkan berapa banyak bintang yang ada dalam lingkaran gelap materi (simulasi) dari massa yang diberikan. Anda dapat melihat bahwa itu mengikuti perkiraan kekuatan hukum, tetapi dengan cukup beberapa pencar.