Jabarkan Teori bottom-up dari Pembentukan dan evolusi galaksi

Teori yang lebih baru termasuk pengelompokan lingkaran cahaya materi gelap dalam proses bottom-up. Alih-alih awan gas besar runtuh untuk membentuk galaksi di mana gas pecah menjadi awan yang lebih kecil, diusulkan bahwa materi bermula dari gumpalan "lebih kecil" ini (massa pada urutan gugus bola), dan kemudian banyak dari gumpalan ini bergabung untuk membentuk galaksi, yang kemudian ditarik oleh gravitasi dan kemudian membentuk gugus galaksi. Hal ini masih menghasilkan distribusi materi baryonik seperti cakram dengan materi gelap membentuk halo untuk semua alasan yang sama seperti dalam teori top-down. Model yang menggunakan proses semacam ini memprediksi lebih banyak galaksi kerdil daripada galaksi besar, yang cocok dengan pengamatan.

Para astronom saat ini tidak tahu proses apa yang menghentikan kontraksi. Faktanya, teori pembentukan galaksi cakram tidak berhasil menghasilkan kecepatan rotasi dan ukuran galaksi cakram. Telah dikemukakan bahwa radiasi dari bintang-bintang terang yang baru terbentuk, atau dari inti galaksi yang aktif dapat memperlambat kontraksi piringan pembentuk. Ini juga telah menyarankan bahwa materi gelap halo dapat menarik galaksi, sehingga menghentikan piringan kontraksi.

Model Lambda-CDM adalah model kosmologis yang menjelaskan pembentukan alam semesta setelah Big Bang. Ini adalah model yang relatif sederhana yang memprediksi banyak properti yang diamati di alam semesta, termasuk frekuensi relatif dari berbagai jenis galaksi; namun, ini meremehkan jumlah galaksi piringan tipis di alam semesta. Alasannya adalah karena model formasi galaksi ini memprediksi banyak penggabungan. Jika galaksi cakram bergabung dengan galaksi lain dengan massa yang sebanding (setidaknya 15 persen dari massanya) penggabungan kemungkinan besar akan menghancurkan, atau setidaknya sangat mengganggu cakram, dan galaksi yang dihasilkan tidak diharapkan menjadi galaksi cakram. Meskipun hal ini tetap menjadi masalah yang belum terpecahkan bagi para astronom, tidak berarti bahwa model Lambda-CDM sepenuhnya salah, melainkan membutuhkan penyempurnaan lebih lanjut untuk secara akurat mereproduksi populasi galaksi di alam semesta.

Penggabungan galaksi dan pembentukan galaksi eliptis

Galaksi elips (seperti IC 1101) adalah salah satu galaksi terbesar yang diketahui sejauh ini. Bintang mereka berada pada orbit yang secara acak diorientasikan di dalam galaksi (yaitu mereka tidak berputar seperti galaksi cakram). Ciri khas galaksi elips adalah bahwa kecepatan bintang tidak serta-merta berkontribusi pada pendataran galaksi, seperti galaksi spiral. Galaksi elips memiliki lubang hitam supermasif pusat, dan massa lubang hitam ini berkorelasi dengan massa galaksi.

Galaksi elips memiliki dua tahapan utama evolusi. Yang pertama adalah karena lubang hitam supermasif yang tumbuh dengan bertambahnya gas pendingin. Tahap kedua ditandai dengan stabilnya lubang hitam dengan menekan pendinginan gas, sehingga meninggalkan galaksi elips dalam keadaan stabil. Massa lubang hitam juga berkorelasi dengan sifat yang disebut sigma yang merupakan penyebaran kecepatan bintang dalam orbitnya. Hubungan ini, yang dikenal sebagai hubungan M-sigma, ditemukan pada tahun 2000. Galaksi elips sebagian besar tidak memiliki cakram, meskipun beberapa tonjolan galaksi cakram menyerupai galaksi elips. Galaksi elips lebih mungkin ditemukan di daerah padat di alam semesta (seperti kelompok galaksi).

Para astronom sekarang melihat galaksi elips sebagai salah satu sistem yang paling berkembang di alam semesta. Sudah diterima secara luas bahwa pendorong utama evolusi galaksi elips adalah penggabungan galaksi yang lebih kecil. Banyak galaksi di alam semesta yang terikat secara gravitasi ke galaksi lain, yang berarti bahwa mereka tidak akan pernah lepas dari tarikan timbal baliknya. Jika galaksi berukuran sama, galaksi yang dihasilkan akan tampak mirip dengan kedua pendahulunya, tetapi akan berbentuk elips. Ada banyak jenis penggabungan galaksi, yang tidak selalu menghasilkan galaksi elips, tetapi mengakibatkan perubahan struktural. Misalnya, peristiwa penggabungan kecil diperkirakan terjadi antara Bima Sakti dan Awan Magellan.

Penggabungan antara galaksi-galaksi besar seperti itu dianggap sebagai hal yang tidak biasa, dan interaksi gesekan gas antara kedua galaksi dapat menyebabkan gelombang kejut gravitasi, yang mampu membentuk bintang baru di galaksi elips baru. Dengan mengurutkan beberapa gambar dari tabrakan galaksi yang berbeda, seseorang dapat mengamati garis waktu dua galaksi spiral yang bergabung menjadi satu galaksi elips.

Dalam Grup Lokal, Bima Sakti dan Galaksi Andromeda terikat secara gravitasi, dan saat ini saling mendekati dengan kecepatan tinggi. Simulasi menunjukkan bahwa Bima Sakti dan Andromeda berada pada jalur tabrakan, dan diperkirakan akan bertabrakan dalam waktu kurang dari lima miliar tahun. Selama tabrakan ini, diharapkan Matahari dan bagian Tata Surya lainnya akan keluar dari jalurnya orbitnya saat ini di sekitar Bima Sakti. Sisa sisa tabrakan mungkin akan membentuk galaksi elips raksasa.