The birth of the galaxy in 60 seconds - Scott Hershberger

תרגום: zeeva livshitz עריכה: Ido Dekkers

Within the Milky Way, the Earth resides on the inner edge of a spiral arm.

בתוך שביל החלב, כדור הארץ שוכן בקצה הפנימי של זרוע ספירלית.

But this isn’t our permanent address.

אבל זו לא הכתובת הקבועה שלנו.

When most dinosaurs went extinct,

כאשר רוב הדינוזאורים נכחדו,

our solar system was in a different arm than it is today!

מערכת השמש שלנו הייתה בזרוע שונה ממה שהיא כיום!

The Milky Way never stops changing;

שביל החלב לא מפסיקה להשתנות;

even its structure continues to evolve.

אפילו המבנה שלה ממשיך להתפתח.

To see why, let's start at our galaxy's very beginning.

כדי להבין מדוע, נתחיל ממש בהתחלה של הגלקסיה שלנו.

13 billion years ago,

לפני 13 מיליארד שנה,

propelled by supernovae and the general chaos of the early universe,

מונעים על ידי סופרנובות והכאוס הכללי של היקום המוקדם,

the gas and dust particles that eventually became our Milky Way

חלקיקי הגז והאבק שהפכו בסופו של דבר לשביל החלב שלנו

were whizzing around in every direction.

טסו לכל כיוון.

Each particle had a certain angular momentum—

לכל חלקיק היה מומנטום זוויתי מסוים -

the magnitude and direction of its rotation

הגודל וכיוון סיבובו

around the emerging galaxy’s center.

סביב מרכז הגלקסיה המתהווה.

Just as the new galaxy’s total mass

בדיוק כמו שהמסה הכוללת של הגלקסיה החדשה

was the sum of the individual particles’ masses,

היה סכום המסות של החלקיקים הבודדים

the galaxy also had an angular momentum

לגלקסיה היה גם מומנטום זוויתי

that was the sum of the particles’ angular momenta.

שהיה סכום המומנטה הזוויתית של החלקיקים.

So, despite the wild motion of its parts,

לכן, למרות התנועה הפרועה של חלקיה,

the galaxy as a whole was rotating about an axis.

הגלקסיה כולה הסתובבה סביב ציר.

Meanwhile, the gas and dust particles frequently collided,

בינתיים, חלקיקי הגז והאבק התנגשו לעתים קרובות,

losing some energy to heat.

ואיבדו קצת אנרגיה לחום.

Because they slowed down,

מכיוון שהם האטו,

gravity was able to pull them closer to the galactic center.

כוח המשיכה הצליח למשוך אותם קרוב יותר למרכז הגלקטי.

So, why did the Milky Way, like most galaxies, become flat,

אז מדוע שביל החלב, כמו רוב הגלקסיות, הפכה שטוחה

and not spherical like stars and planets?

ולא כדורית כמו כוכבים וכוכבי לכת?

The answer lies in its angular momentum.

התשובה טמונה במומנטום הזוויתי שלה.

The laws of physics dictate that in the absence of external forces,

חוקי הפיזיקה מכתיבים כי בהיעדר כוחות חיצוניים,

the total angular momentum of an object or system has to stay the same over time.

המומנטום הזוויתי הכולל של אובייקט או מערכת צריך להישאר זהה לאורך זמן.

In a star or planet, the spinning material is so dense

בכוכב או בכוכב לכת, החומר המסתובב כה צפוף

that the outward pressure partners with gravity

עד שהלחץ החיצוני משתלב עם כוח הכבידה

to create a mostly spherical shape.

כדי ליצור צורה כדורית בעיקר.

But emerging galaxies tend to have low densities and high angular momenta,

אך גלקסיות מתעוררות נוטות להיות בעלות צפיפות נמוכה ומומנטה זוויתית גבוהה,

meaning that the spinning motion is a more significant factor

כלומר התנועה המסתובבת היא גורם משמעותי יותר

than the outward pressure.

מהלחץ החיצוני.

Indeed, if a galaxy has a lower angular momentum,

ואכן, אם לגלקסיה יש מומנטום זוויתי נמוך יותר,

an egg shape can form.

יכולה להיווצר צורת ביצה.

In galaxies like the Milky Way,

בגלקסיות כמו שביל החלב,

particles, instead of falling directly towards the center,

חלקיקים, במקום ליפול ישירות לכיוון המרכז,

tended to fall parallel to the axis of rotation,

נטו ליפול במקביל לציר הסיבוב,

as to keep the larger total angular momentum constant.

כדי לשמור על המומנטום הכולל הזוויתי הגדול יותר קבוע.

Over billions of years the cloud of particles gradually fell,

במשך מיליארדי שנים ענן החלקיקים נפל בהדרגה,

sped up in their orbits, and created a spinning disc.

האיץ במסלולם ויצר דיסק מסתובב.

Now what about the arms?

עכשיו מה עם הזרועות?

Spiral arms, like the one Earth is in,

זרועות ספירליות, כמו אלה שכדור הארץ נמצא בהם,

are regions where stars and gas are packed more tightly together.

הן אזורים שבהם כוכבים וגז ארוזים יחד בצורה הדוקה יותר.

But the arms aren't static structures.

אבל הזרועות אינן מבנים סטטיים.

They are caused by zones of compression that travel through the galaxy as waves.

הן נגרמות על ידי אזורי דחיסה העוברים בגלקסיה כגלים.

Just as a whirlpool has multiple peaks and troughs,

כשם שלמערבולת יש מספר פסגות ושקתות,

a density wave in a galaxy has multiple regions of high density—

לגל צפיפות בגלקסיה יש אזורים מרובים של צפיפות גבוהה -

the bright spirals— separated by regions of lower density.

הספירלות הבהירות - מופרדות על ידי אזורים בעלי צפיפות נמוכה יותר.

And as the wave travels,

וכשהגל נע,

different stars are constantly entering and leaving the spirals.

כוכבים שונים נכנסים כל הזמן ועוזבים את הספירלות.

Density waves can form in several ways.

גלי צפיפות יכולים להיווצר בכמה דרכים.

For some galaxies, a nearby companion galaxy stirs the pot.

עבור כמה גלקסיות, גלקסיה נלווית סמוכה מערבבת את הסיר.

Its gravitational pull breaks the disc’s symmetry,

משיכת הכבידה שלה שוברת את הסימטריה של הדיסק,

generating a wave that could last for a billion years.

ויוצרת גל שיכול להימשך מיליארד שנים.

For other galaxies,

עבור גלקסיות אחרות,

the presence of a small clump of tightly packed stars and gas within the galaxy

נוכחותו של גוש קטן של כוכבים וגז ארוזים היטב בתוך הגלקסיה

can have a ripple effect, spontaneously giving rise to a wave.

יכולה להיות בעלת אפקט אדווה, ולהוליד באופן ספונטני גל.

This is thought to be the cause of the Milky Way's spirals.

זה נחשב כגורם לספירלות שביל החלב.

In both scenarios,

בשני התרחישים,

the galaxy’s overall rotation bends the dense region into spirals,

הסיבוב הכללי של הגלקסיה מכופף את האזור הצפוף לספירלות,

which rotate around the galaxy’s center.

המסתובבות סביב מרכז הגלקסיה.

Our solar system is orbiting the galactic center faster than the spiral arms.

מערכת השמש שלנו מקיפה את המרכז הגלקטי מהר יותר מזרועות הספירלה.

We’ll be moving deeper into our current arm for millions of years

נעבור עמוק יותר לתוך הזרוע הנוכחית שלנו במשך מיליוני שנים

before eventually putting it in our rearview mirror.

לפני שבסופו של דבר נכניס אותה למראה האחורית שלנו.

And recent observations have added another wrinkle to the picture.

והתצפיות האחרונות הוסיפו קמט נוסף לתמונה.

Rather than just one density wave,

במקום רק גל צפיפות אחד,

a typical spiral galaxy likely has two or more waves that overlap with each other

לגלקסיה ספירלית טיפוסית יש ככל הנראה שני גלים או יותר החופפים זה עם זה

and travel at different speeds.

ונעים במהירויות שונות.

The result would be spiral arms that last for tens or hundreds of millions of years

התוצאה תהיה זרועות ספירליות שנמשכות עשרות או מאות מיליוני שנים

before breaking apart and re-forming.

לפני שהן מתפרקות ונוצרות מחדש.

This may be happening in the Milky Way,

יתכן שזה קורה בדרך החלב,

meaning that when the Earth formed 4.5 billion years ago,

כלומר כאשר כדור הארץ נוצר לפני 4.5 מיליארד שנה,

the spirals themselves may have looked entirely different than they do today.

ייתכן שהספירלות עצמן נראו שונות לחלוטין ממה שהן נראות כיום.

In any case, our spirals won't last forever.

בכל מקרה, הספירלות שלנו לא יחזיקו מעמד לנצח.

About 5 billion years from now,

כ-5 מיליארד שנה מהיום,

the Milky Way will start to merge with the Andromeda galaxy,

שביל החלב תתחיל להתמזג עם גלקסיית אנדרומדה,

throwing off the balance of angular momentum and creating an egg shape—

תזרוק את מאזן המומנטום הזוויתי ותיצור צורת ביצה -

the birth of a new era in our galaxy’s history.

לידתו של עידן חדש בתולדות הגלקסיה שלנו.