Voor elk fenomeen dat we in het heelal waarnemen, is er een onderliggende oorzaak die zijn gedrag zou moeten verklaren.Gezien de wetten van de fysica, de fundamentele objecten die bestaan ​​en de manier waarop ze samenkomen op basis van de interacties daartussen, zouden we in staat moeten zijn om solide, robuuste voorspellingen af ​​te leiden die overeenkomen met het universum dat we vandaag zien.Met andere woorden, voor elk effect dat we zien, is de zoektocht van de wetenschap om de oorzaak van dat effect te begrijpen.Soms is dit echter makkelijker gezegd dan gedaan.Bepaalde effecten, zoals de asymmetrie tussen materie en antimaterie, het zwaartekrachtgedrag van een grootschalige kosmische structuur en de versnelde uitdijing van het heelal zijn allemaal goed ingeburgerd, maar hun onderliggende oorzaak blijft onduidelijk.Maar sommige fenomenen kunnen echt wetenschappelijk worden verklaard, zelfs als de verklaring niet meteen duidelijk is.Maynard Falconer schrijft met precies zo'n vraag, met de vraag:"Hoekig [momentum] is een van de fundamenten die behouden moet blijven en is [een] belangrijk onderdeel bij het bepalen van de vorm van grote en kleine kosmische structuren.Is het heelal begonnen met [a] netto impulsmoment van nul?Wat is de relatie tussen impulsmoment … en sterrenstelsels, sterrenstelsels en hun zonnestelsels, zonnestelsels en de verschillende lichamen erin, enz.?”Dit zijn geweldige vragen, en het kosmische verhaal dat we hebben samengesteld, kan het allemaal in een context plaatsen.Laten we bij het begin beginnen en erin duiken!Voordat de hete oerknal plaatsvond, vond er een periode van kosmische inflatie plaats: het heelal werd plat uitgerekt, overal uniforme omstandigheden gecreëerd en een reeks kleine schommelingen op alle kosmische schalen ingeprent.Deze fluctuaties omvatten onvolkomenheden in de dichtheid, onvolkomenheden van zwaartekrachtgolven en ook onvolkomenheden in het impulsmoment.Ja, dat klopt: toen de hete oerknal voor het eerst plaatsvond, werd het niet alleen geboren met de zaadfluctuaties die zouden leiden tot de groei van sterren, sterrenstelsels en de grootschalige structuur van het heelal, maar het werd geboren met een intrinsieke hoeveelheid (en verdeling) van impulsmoment ook.Maar dan gebeurt er iets: het heelal zet uit.Bepaalde soorten onvolkomenheden groeien in het uitdijende heelal - zoals dichtheidsfluctuaties - terwijl andere soorten onvolkomenheden vervallen.De zaden van impulsmoment vallen in de laatste categorie, en het is gemakkelijk te visualiseren.Je kent allemaal wel een kunstschaatser die ronddraait en dan zijn armen en benen naar binnen trekt, daarbij steeds sneller draait en ronddraait.Welnu, het uitdijende heelal is precies het tegenovergestelde daarvan: met welk impulsmoment je ook begint, de uitdijing duwt de massa weg van je centrum, waardoor je langzamer en langzamer draait.Uiteindelijk, ongeacht met welk impulsmoment je bent begonnen, wordt je spin- en/of rotatiebeweging verwaarloosbaar.Maar je moet het niet helemaal vergeten!Na verloop van tijd zullen de groeiende onvolkomenheden in de dichtheid uiteindelijk een kritische drempel overschrijden als gevolg van zwaartekrachtgroei: ze zullen ertoe leiden dat de overdichte gebieden ongeveer ⅔ dichter worden dan de totale kosmische gemiddelde dichtheid.Telkens wanneer een regio die dichtheidsdrempel overschrijdt, wordt het aan zwaartekracht gebonden en begint het niet alleen samen te trekken - de kosmische expansie te overwinnen - maar begint het steeds meer materie uit de omliggende regio's aan te trekken.Het is goed op weg om sterren te vormen en uit te groeien tot een proto-sterrenstelsel of zelfs een grotere kosmische structuur.Wanneer dat gebeurt, beginnen er twee dingen te gebeuren.In feite is dit 'getijdekoppel'-fenomeen een van de meest waarschijnlijke boosdoeners van de oorsprong van hoe individuele sterrenstelsels en stellaire systemen hun spins en netto hoekmomenten verkrijgen.Telkens wanneer een groot object dichtbij een andere massa passeert, worden de getijdekrachten eigenlijk sneller sterker dan de zwaartekracht.Onthoud dat zwaartekracht een kracht van ~1/r2 is, althans volgens Newton.(En alleen in zeer sterke zwaartekrachtsvelden is het anders, zelfs volgens Einstein.) Dat betekent dat als je een massa dichter bij een object brengt - tot 10%, 1% of 0,1% van de oorspronkelijke afstand - de zwaartekracht honderd wordt , tienduizend of zelfs een miljoen keer zo sterk als de oorspronkelijke zwaartekracht.Maar getijdenkrachten houden zich aan een andere regel: ze gedragen zich als een ~1/r3-kracht.Dat betekent dat ze op grote afstanden minder belangrijk worden in vergelijking met de zwaartekracht. Dat is de reden waarom, hoewel de zon 27 miljoen keer massiever is dan de maan, de getijdenkrachten van de maan op aarde ongeveer drie keer zo sterk zijn als die van de zon.Die kortere afstand is enorm belangrijk.Wanneer je een massa dichter bij een object brengt - tot 10%, 1% of 0,1% van de oorspronkelijke afstand - wordt de getijdekracht die op het object inwerkt duizend, een miljoen of zelfs een miljard keer zo sterk als de oorspronkelijke getijkracht .In wat ik "rommelige" astrofysische omgevingen noem, waar veel dichte klonten materie op korte afstanden op elkaar inwerken, kunnen getijmomenten snel een reeks systemen die niet roteren transformeren in een set waarin elk afzonderlijk systeem heeft een totale, netto rotatie.Dit speelt een bijzonder sterke rol in stellaire kraamkamers en stervormingsgebieden, waar nieuwe sterren en stellaire systemen worden geboren.Neem een ​​gaswolk, maak het massief genoeg, laat het afkoelen en kijk hoe het door de zwaartekracht instort.Naarmate de ineenstorting begint, zal het beginnen te fragmenteren in afzonderlijke regio's, sommige met grotere hoeveelheden massa en hogere dichtheden en andere met kleinere hoeveelheden massa en lagere dichtheden.De gebieden met de hoogste dichtheid en de hoogste massa zullen het eerst instorten en vormen wat je kunt visualiseren als een enorm aardappelvormig object: een driedimensionale onregelmatige structuur, waarbij één as het langst is en een andere as de kortste.Zwaartekrachtinstorting verloopt altijd het snelst langs de kortste richting, en wanneer dat gebeurt, krijg je een "splat", of wat astrofysici een pannenkoek noemen.In de nasleep van deze pancaking is er altijd een circumstellaire schijf rond de grootste, dichtste massa(s): de protoster(s).Zelfs een kleine hoeveelheid initieel impulsmoment - die elk dergelijk proto-stellair systeem verwerft - is genoeg om ervoor te zorgen dat elke protoplanetaire schijf samenkomt met een netto impulsmoment, en dit leidt tot een volwassen stellair systeem waar er over het algemeen een voorkeursrichting is voor de volwassen ster, planeten en manen die opkomen om allemaal naar binnen te trekken. In het bijzonder:We zien het bewijs hiervan in exoplanetaire systemen, in protoplanetaire schijfsystemen en zelfs in ons eigen zonnestelsel, waar de enige uitzonderingen de rotaties van Venus en Uranus zijn (die waarschijnlijk zijn omgestoten door botsingen) en manen die ontstonden via zwaartekrachtvangst , zoals Triton van Neptunus of Phoebe van Saturnus.De oriëntaties van stellaire systemen hebben, voor zover we kunnen nagaan, weinig te maken met het algehele impulsmoment van de sterrenstelsels waarin ze zijn geboren;de lokale dynamiek van klonten materie en de daaruit voortvloeiende getijmomenten zijn voldoende groot - zowel in simulaties als via waarnemingen - dat ze elke initiële impuls van het totale sterrenstelsel als geheel kunnen overwinnen.Ondertussen ervaren sterrenstelsels zelf, in dichte omgevingen zoals clusters van sterrenstelsels, een analoog fenomeen.Hoe dichter je bij het clustercentrum komt, hoe groter de kans dat je een spiraal- of schijfstelsel in een volledig willekeurige oriëntatie vindt.Bovendien, als sterrenstelsels samensmelten en interageren in deze dichte omgevingen, wordt de kans groter dat ze veranderen in elliptische sterrenstelsels, waar de gladde, algemene spiraalstructuur in plaats daarvan wordt vernietigd, vervangen door een willekeurige "zwerm" van sterren erin, die chaotisch bewegen zoals bijen rond een bijenkorf.Als we kijken naar de centrale gebieden van de dichtste clusters van melkwegstelsels, worden ze niet alleen gedomineerd door gigantische elliptische stelsels, maar de spiralen en andere schijfstelsels zijn volledig willekeurig georiënteerd, in tegenstelling tot kleine satellietstelsels rond geïsoleerde grote, die bij voorkeur clusteren in een vliegtuig.Maar op grote kosmische schalen buiten deze dichte clusteromgevingen, kun je je afvragen of de grootschalige structuur van het heelal enig effect heeft op de oriëntatie van sterrenstelsels die ontstaan.Er is immers een tweeledige manier waarop kosmische structuur zich kan vormen, en beide invloeden kunnen er toe doen, afhankelijk van de omstandigheden en beginvoorwaarden: top-down en bottom-up.Structuurvorming van onderaf vindt plaats wanneer objecten zich eerst op kleine kosmische schalen vormen en vervolgens samensmelten, op elkaar inwerken en zich opbouwen om structuur te vormen op steeds grotere schalen.Top-down structuurvorming vindt daarentegen plaats wanneer de grootschalige kosmische structuren zich vormen en vervolgens fragmenteren in kleinere componenten, waarbij de kleinere structuren een herinnering of afdruk behouden van de grotere schaalstructuren waarvan ze zijn afgeleid.Hoe rommeliger je omgeving is, hoe groter de impact van bottom-up vorming is.Maar wanneer je omgeving ongerepter is - dat wil zeggen, wanneer er minder klonten materie zijn om op kleinere schalen te interageren - is de kans groter dat je wordt beïnvloed door top-down formatie.En de grootste structuren van allemaal komen voort uit het kosmische web, langs gigantische, door donkere materie gedomineerde filamenten.Hebben deze filamenten enige invloed op de spins en algemene rotatie-oriëntaties van de sterrenstelsels die zich langs hen vormen?In een historisch onderzoek dat net in augustus 2022 uitkwam, concludeerden de wetenschappers die aan het SAMI-melkwegonderzoek werkten dat ja, deze twee verschijnselen fysiek gerelateerd zijn.Wat opmerkelijk is, is dat sterrenstelsels typisch twee afzonderlijke componenten hebben, de uitstulping, het centrale deel van het sterrenstelsel waarvan de sterren in een diffuse, elliptische verdeling bestaan, en de schijf, het meest "pancaked" deel van het sterrenstelsel dat typisch in een bepaalde richting.Wat de studie ontdekte, was dat, ten opzichte van het dichtstbijzijnde onderliggende filament in het kosmische web, deze geassocieerde sterrenstelsels de volgende eigenschappen hebben.De auteurs zijn van mening dat de uitlijning van de spin-filamenten grotendeels wordt aangedreven door de groei van de galactische uitstulping, aangezien beide worden ondersteund door galactische fusies.Hoe groter het aantal en de ernst van de fusies, hoe massiever de uitstulping zal zijn en hoe groter de kans op een uitlijning van de spin-filamenten.Als een actief, doorlopend onderzoeksgebied, is het een beetje lang om een ​​definitieve conclusie te trekken over wat precies het impulsmoment en de rotatie van elk object in het heelal veroorzaakt.Wat we echter kunnen stellen, is dat er drie belangrijke effecten zijn die zeker gecombineerd zullen worden om de meeste van hen te verklaren.Elk specifiek systeem zal zijn eigen unieke combinatie van deze effecten hebben die bijdragen aan het totale, netto impulsmoment, evenals de roterende en revolutionaire eigenschappen van elk van zijn componenten.Toch is de algemene conclusie, dat alle objecten een impulsmoment hebben, erg moeilijk te vermijden.Hoewel het netto-impulsmoment van het totale heelal waarschijnlijk verwaarloosbaar is, is de conclusie dat elke afzonderlijke component een eigen impulsmoment zou moeten hebben allesbehalve onvermijdelijk.Ons eigen zonnestelsel, en alle objecten daarin, zijn slechts een typisch voorbeeld dat het in actie illustreert.Stuur je Ask Ethan-vragen naar startswithabang op gmail dot com!Verwant begint met een knal Er zijn meer sterrenstelsels in het heelal dan zelfs Carl Sagan ooit had gedacht. Vergeet miljarden en miljarden.Als het gaat om het aantal sterrenstelsels in het heelal, zijn de schattingen van zowel theoretici als waarnemers te laag.Begint met een knal Ringstelsels, de zeldzaamste in het heelal, eindelijk uitgelegd Spiralen, elliptische stelsels en onregelmatige stelsels komen allemaal vaker voor dan ringstelsels.Eindelijk weten we hoe deze ultra-zeldzame objecten gemaakt worden.Begint met een knal 94% van de sterrenstelsels in het heelal is permanent buiten ons bereik. Zelfs als we met de snelheid van het licht zouden reizen, zouden we deze sterrenstelsels nooit inhalen.Starts With A Bang Mysterie opgelost: hoe het heelal sterrenstelsels maakt zonder donkere materie Van alle sterrenstelsels die we kennen, missen er maar een paar kleintjes donkere materie.Eindelijk begrijpen we eindelijk waarom.Begint met een knal Het meest spectaculaire zicht op de sterrenstelsels naast de deur Op slechts 12 miljoen lichtjaar afstand bieden de sterrenstelsels Messier 81 en 82 een nabije preview van de fusie tussen Melkweg en Andromeda.Omhoog Volgende Gesponsord Hoe de "rottende valuta" van de oude Azteken de beschaving naar metalen munten leidde Meer dan 1000 jaar geleden voerden Meso-Amerikaanse samenlevingen een van de interessantste experimenten uit de geschiedenis uit met goederengeld.