Kust on pärit Universumi ehituskivid?

Tagasi

Edasi

Fotol on meie naabergalaktika Andromeeda (M31), rahvapäraselt tuntud ka Andromeeda udukoguna. Lisaks Andromeedale on fotol näha tema kaks kaaslasgalaktikat: Andromeeda tsentrist vasakul asuv kompaktne kaaslane M32 ning pildi allosas asuv suurem kaaslane M110. Foto: SDSS/Taavi Tuvikene/Elmo Tempel.

Foto:

Kõik need tähed kokku, mida me öötaevas näha võime, moodustavad tegelikult ainult pisikese osa meie kodugalaktikast Linnuteest, mis ühtekokku koosneb rohkem kui 100 miljardist tähest. Galaktikad, mis võivad olla meie Linnuteest nii väiksemad kui suuremad, ongi peamisteks Universumi ehituskivideks.

Parved kärgedes

Teiste galaktikate olemasolu on meile teada eelmise sajandi algusest, kui Eesti astronoom Ernst Julius Öpik mõõtis esmakordselt meie naabergalaktika Andromeeda kauguse – see oli kindel märk sellest, et meie Linnutee ei ole ainuke galaktika Universumis.

Järgmine suurem samm Universumi ehituse mõistmisel tuli eelmise sajandi teisest poolest, kui Jaan Einasto juhitud töörühm Tartu observatooriumist avastas Universumi kärgstruktuuri – galaktikad ei ole Universumis jaotunud mitte ühtlaselt, vaid on koondunud parvedesse, mis on omavahel ühendatud galaktikatest koosnevate ahelatega.

Kust aga ikkagi on pärit kõik need paarsada miljardit galaktikat meie Universumis ning kuidas nad täpselt tekkinud on?

See on küsimus, millele tänasel päeval puudub ühene vastus ning see on ka põhjus, miks galaktikate tekkimine ja evolutsioon on üheks aktuaalsemaks teemaks kaasaegses astrofüüsikas.

Kirev pilt

Galaktikate mõistmise teeb keeruliseks asjaolu, et galaktikaid on väga erisuguseid. Suur osa galaktikatest on sarnased meie Linnutee galaktikaga – need on spiraal- ehk ketasgalaktikad, kus domineerivaks komponendiks on galaktika ketas. Teine suur osa galaktikatest on elliptilised galaktikad. Kuna leidub ka galaktikaid, mis on midagi elliptiliste ja ketasgalaktikate vahepealset (nö läätsgalaktikad), siis üleminek ühelt galaktika tüübilt teisele toimub sujuvalt. Lisaks eelpool mainitud galaktikatele leidub veel täiesti korrapäratuid galaktikaid.

Kuna galaktikate “loomaaed” on väga kirju, kuid samas kõik galaktikad koosnevad tähtedest, siis galaktikate tekke teooriates peab olema nii ühiseid kui ka erinevaid jooni. Üheks levinumaks ja enim tunnustatud teooriaks on galaktikate tekkimine hierarhilise kuhjumise teel: algselt tekivad väikesed süsteemid ning järk-järgulise arengu käigus väiksemad süsteemid ühinevad ja moodustavad järjest suuremaid süsteeme, galaktikaid.

Kuna aine Universumis ei ole jaotunud ühtlaselt, vaid moodustab kärgstruktuuri, siis Universumi tihedamates piirkondades moodustub süsteeme rohkem kui hõredamates piirkondades ning seega on tihedamates piirkondades tekkinud galaktikad suuremad. Erinevused ühinevate objektide suuruste ja ühinemiste sageduste vahel võimaldavadki tekitada väga mitmesuguseid galaktikaid.

Spiraalgalaktikad tekivad enamasti rahulikuma arengu käigus, kus ühinemisi on vähem ning juba tekkinud galaktikaga liituvad väiksemad süsteemid. Elliptilised galaktikad tekivad seevastu tormilisema arengu käigus, kus juba tekkinud suuremad süsteemid ühinevad omavahel ning selle tulemusena saadakse massiivsed elliptilised galaktikad.

Selline lihtsustatud pilt galaktikate tekkest suudab seletada küllaltki palju vaatluslikke detaile, kuid ometi on fakte, mida see teooria ei suuda seletada. Ühe markantsema näitena võib tuua puhtad ketasgalaktikad, kus puudub keskne sferoidaalne komponent; sellised süsteemid saavad tekkida vaid juhul, kui galaktika arengu käigus ühinemised praktiliselt puuduvad. Paraku hierarhilise kuhjumise teoorias on selliste süsteemide tekkimine peaaegu välistatud.

Uus uuring

Hiljutised analüüsid Tartu observatooriumis toovad välja veel ühe olulise nüansi, mis ei sobi kokku galaktikate hierarhilise kuhjumise teooriaga. Nimelt, kuna hierarhilise kuhjumise teoorias sõltub tekkiva galaktika tüüp kuhjumiste iseloomust, mis omakorda sõltub Universumi suuremastaabilisest struktuurist, siis seega peaks ka galaktikate jaotus Universumi eri piirkondades olema erinev.

Tartu observatooriumis tehtud uuringute põhjal on aga spiraalgalaktikate jaotus Universumi eri piirkondades sarnane – ainuüksi hierarhilise kuhjumise teooriaga on seda võimatu seletada. Saadud tulemused viitavad asjaolule, et galaktikate teke on veelgi keerulisem, kui siiani arvatud ning võimalik, et galaktikate tekke juures on tegureid, mida hetkel ei osata arvestada. Saadud tulemuste interpreteerimiseks ja galaktikate tekke mõistmiseks jätkatakse uuringuid ning loodetavasti saadakse lähiajal ka teada, kust on pärit Universumi ehituskivid ja kuidas nad täpselt tekivad.

Elmo Tempel on Tartu Ülikooli astrofüüsika doktorant. Artikkel on kirjutatud Tartu Ülikooli korraldatud doktorantide populaarteaduslike artiklite konkursi tarbeks. Haridus- ja Teadusministeerium oli konkursi kaasrahastaja.

Täiendatud: 3. juunil 2011 kaitses Elmo Tempel oma doktoritöö, mida on võimalik lugeda siit.

• Tweet