Galaksi birleşmesi
Açıklama

Birleşme sırasında her galaksideki yıldızlar ve karanlık madde, yaklaşan galaksiden etkilenmeye başlar. Birleşmenin son aşamalarına doğru kütleçekim potansiyeli o kadar hızlı değişmeye başlar ki, yıldız yörüngeleri büyük ölçüde değişir ve önceki yörüngelerinin izlerini kaybeder. Bu süreç "şiddetli gevşeme" olarak adlandırılır. Örneğin, iki disk galaksisi çarpıştığında, yıldızları iki ayrı diskin düzlemlerinde düzenli bir dönüş hareketine başlar. Birleşme sırasında bu düzenli hareket rastgele enerjiye dönüşür ("termalleşir"). Ortaya çıkan galaksiye, eliptik galaksilerde gözlemlenen karmaşık ve rastgele etkileşimli bir yörünge ağı içinde galaksinin etrafında dönen yıldızlar hakim olur.
Birleşmeler, aynı zamanda aşırı miktarda yıldız oluşumunun gerçekleştiği yerlerdir. Büyük bir birleşme sırasındaki yıldız oluşum oranı (SFR), her bir galaksinin gaz içeriğine ve kırmızıya kaymasına bağlı olarak yılda binlerce güneş kütlesine ulaşabilir. Tipik birleşme SFR'leri yılda 100 yeni güneş kütlesinden daha azdır. Bu, her yıl yalnızca birkaç yeni yıldız (~2 yeni yıldız) oluşturan galaksimizle karşılaştırıldığında oldukça büyük bir orandır. Her ne kadar yıldızlar galaksi birleşmelerinde çarpışacak kadar birbirlerine yaklaşmasalar da, dev moleküler bulutlar hızla galaksinin merkezine düşer ve burada diğer moleküler bulutlarla çarpışırlar. Bu çarpışmalar daha sonra bu bulutların yeni yıldızlar halinde yoğunlaşmasına neden olur. Bu olgu yakın evrendeki birleşen galaksilerde görülebilmektedir. Yine de bu süreç, bugün gördüğümüz çoğu eliptik galaksiyi oluşturan ve muhtemelen 1-10 milyar yıl önce galaksilerde çok daha fazla gaz (ve dolayısıyla daha fazla moleküler bulut) varken meydana gelen birleşmeler sırasında daha belirgindi. Ayrıca, galaksinin merkezinden uzaklaştıkça gaz bulutları birbirine çarpar ve bu çarpışmalar, gaz bulutlarında yeni yıldızların oluşumunu tetikleyen şoklar üretir. Tüm bu şiddetin sonucu, galaksilerin birleştikten sonra yeni yıldızlar oluşturmak için çok az gaza sahip olma eğiliminde olmalarıdır. Dolayısıyla bir galaksi büyük bir birleşmeye karışır ve ardından birkaç milyar yıl geçerse, galakside çok az genç yıldız kalacaktır (bkz. Yıldız evrimi). Günümüzün eliptik galaksilerinde görülen şey budur, yani çok az moleküler gaz ve çok az genç yıldız. Bunun sebebi olarak, eliptik galaksilerin birleşme sırasında gazın çoğunu tüketen büyük birleşmelerin son ürünleri olduğu ve bu nedenle birleşmeden sonra yıldız oluşumunun durduğu düşünülmektedir.
Galaksi birleşmeleri, galaksi oluşumu hakkında daha fazla bilgi edinmek amacıyla bilgisayarlarda simüle edilebilir. Başlangıçta herhangi bir morfolojik tipteki galaksi çiftleri, tüm kütleçekim kuvvetlerinin yanı sıra yıldızlararası gazın hidrodinamiği ve dağılımı, gazdan yıldız oluşumu ve süpernovalar tarafından yıldızlararası ortama geri salınan enerji ve kütle dikkate alınarak takip edilebilir. Böyle bir galaksi birleşmesi simülasyonları kütüphanesi GALMER web sitesinde bulunabilir. Maryland, Baltimore'daki Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü'nden (Space Telescope Science Institute) Jennifer Lotz'un liderliğinde yürütülen bir çalışmada, Hubble Uzay Teleskobu tarafından elde edilen görüntüleri daha iyi anlamak amacıyla bilgisayar simülasyonları oluşturuldu. Lotz'un ekibi eşit kütleli iki galaksinin birleşmesinden, dev bir galaksi ile küçük bir galaksi arasındaki etkileşime kadar geniş bir birleşme olasılığı yelpazesini hesaba katmaya çalıştı. Ekip ayrıca galaksilerin farklı yörüngelerini, olası çarpışma etkilerini ve galaksilerin birbirine nasıl yöneldiğini de analiz etti. Sonuç olarak ekip, 57 farklı birleşme senaryosu oluşturdu ve birleşmeleri 10 farklı görüş açısından inceledi.
Şimdiye kadar gözlemlenen en büyük galaksi birleşmelerinden biri, CL0958+4702 kümesindeki dört eliptik galaksiyi içeriyordu. Bu birleşme, evrendeki en büyük galaksilerden birini oluşturabilir.