Galaktyki spiralne

Galaktyka młynów w konstelacji burmistrza OSA, przykład galaktyki spiralnej. Źródło: Wikimedia Commons. ESA/Hubble

Co to jest galaktyka spiralna?

A Galaktyka spiralna Jest to grupa gwiazd w kształcie dysku z spiralnymi ramionami, która pamięta kształt szlifierki wiatrowej. Kształt ramion różni się znacznie, ale ogólnie skondensowane centrum otoczone albumem, z którego spiraje są wyraźnie wyróżnione. 

Prawie 60% obecnie znanych galaktyk to spirale z następującymi charakterystycznymi strukturami: centralna wybrzuszenie lub żarówka galaktyczna, dysk, ramiona spiralne i halo.

Są to galaktyki niezwykłego piękna, które mogą znajdować się w konstelacjach, takich jak Eridano. Wszystkie zakodowane dzięki pracy astronomu Edwina Hubble'a (1889–1953).

Charakterystyka galaktyk spiralnych

Dwie trzecie galaktyk spiralnych ma centralny pasek, stanowiącej podtyp o nazwie Galaktyki spiralne Barrada, Aby odróżnić je od prostych galaktyk spiralnych. Mają tylko dwa spirale, które opuszczają pręt i pieprzy się w tym samym kierunku. Nasza Droga Mleczna jest przykładem galaktyki spiralnej Barrada, chociaż nie możemy jej obserwować z naszej pozycji.

Centralne wybrzuszenie jest czerwonawe, ze względu na obecność starszych gwiazd. W samym jądrze jest niewielka ilość gazu, a pośrodku zwykle występuje czarna dziura. 

Z drugiej strony album jest niebieski i bogaty w gaz i kurz, z obecnością młodych i większości gorących gwiazd, które orbitują w niemal okrągłych trajektoriach wokół jądra galaktycznego, ale wolniej niż w jądrze jądra.

Jeśli chodzi o spirale, są one prezentowane w dużej różnorodności, z których są one silnie zwinięte wokół centralnego wybrzuszonego lub ramiona rozmieszczone na tym bardziej. Wyróżniają się dzięki dużej liczbie młodych, niebieskich i gorących gwiazd, które zawierają.

Istnieje kilka teorii o tym, dlaczego są tworzone, o których porozmawiamy później.

Wreszcie istnieje sferyczna halo, która otacza cały album, biedny w gazie i kurzu, w którym starsze gwiazdy są pogrupowane w klastry kuliste, ogromne grupy z tysiącami i do milionów gwiazd, które poruszają się z dużą prędkością.

Rodzaje galaktyk spiralnych

Aby sklasyfikować galaktyki zgodnie z ich morfologią (wygląd, jak są one widziane z Ziemi), podstrunnica stworzona przez Edwina Hubble'a jest używana w 1936 roku. Ta klasyfikacja została następnie zmodyfikowana przez innych astronomów poprzez dodanie podtypów i liczb do pierwotnej notacji.

Może ci służyć: potencjał elektryczny: wzór i równania, obliczenia, przykłady, ćwiczenia Hubble Tffulboard

Galaktyki skodyfikowane Hubble w ten sposób: E dla galaktyk eliptycznych, leżących u podstaw galaktyk o powolnym kształcie i spirale. 

Później dodano dwie kolejne kategorie, aby obejmować galaktyki spiralne Barrada z SB i galaktyki, których kształt nie jest zgodny z wzorem i są nieregularne: nieregularne. Około 90 % wszystkich obserwowanych galaktyk to eliptyczne lub spirale. Tylko 10% jest w kategorii IRR.

Hubble wierzył, że galaktyki rozpoczęły swoje życie jako sferyczne struktury typu E0, a następnie rozwijają ramiona i stały się galaktykami spiralnymi, które ostatecznie byłyby nieregularne.

Jednak tak się nie dzieje. Galaktyki eliptyczne mają znacznie wolniejszy ruch obrotowy, który nie doprowadzi ich do kurczenia się i generowania spirali.

W ramionach podstrunnicy Hubble są galaktyki spiralne: S dla normalnych spiralów i SB dla spirali Barrads. Listy miejskie wskazują podtypy: „A” wskazuje, że spirale są dobrze zamknięte wokół jądra, podczas gdy „C” jest używane, gdy są mniejsze. Również odsetek gazu konsekwentnie wzrasta.

Droga Mleczna to SBB, ze słońcem w jednym z ramion spiralnych: ramię Oriona, nazywane to, ponieważ w nim są również gwiazdy tej konstelacji, jedno z najbardziej uderzających widoków z Ziemi.

Teorie o pochodzeniu spirali

Pochodzenie spiralnych ramion nie jest jeszcze znane z pewnością, jednak istnieje kilka teorii, które starają się je wyjaśnić. Aby rozpocząć astronomowie, wkrótce zaobserwowali, że różne struktury galaktyki spiralnej obracają się z różnymi prędkością. To jest znane jako Rotacja różnicowa I jest to charakterystyczne dla tego rodzaju galaktyk. 

Wnętrze dysk galaktyk spiralnych obraca się znacznie szybciej niż na zewnątrz, podczas gdy halo nie obraca się. Z tego powodu na początku uważano, że była to przyczyna spirali i nie tylko to, jest to również dowód istnienia ciemnej materii.

NGC 2207 Galaxy i IC 2163 Galaxy Views przez Hubble Space Telescope

Jeśli jednak tak, spirale byłyby krótkie (oczywiście w kategoriach astronomicznych), ponieważ skończyłyby się na sobie i zniknęłyby na sobie.

Fale gęstości i samowystarczalność gwiazd

Bardziej zaakceptowana teoria wyjaśniająca istnienie spirali jest fale gęstości. Teoria ta, stworzona przez szwedzkiego astronomu Bertil Lindblad (1895–1965).

Może ci służyć: pozorna gęstość: rozstrzygnięte formuły, jednostki i ćwiczenia

W ten sposób tworzone są obszary o większej koncentracji, takie jak spirale i inne o mniejszych, to byłyby przestrzenie między nimi. Ale obszary te mają ograniczony czas trwania, więc ramiona mogą się poruszać, chociaż ich kształt utrzymuje się na czas.

To wyjaśnia, dlaczego spirale są bardzo aktywnymi regionami, jeśli chodzi o produkcję gwiazd. Tam gaz i kurz są bardziej skoncentrowane, więc grawitacja interweniuje tak, że sprawa jest grupowana, tworząc protoestrelle, które dają początek młodym i masywnym gwiazdom.

Inną teorią, która ma na celu wyjaśnienie spirali, jest teoria samozadowolenia. Wiadomo, że niebieskie i masywne gwiazdy spiralnych ramion są krótkie w stosunku do chłodniejszych i czerwonych gwiazd w jądrze.

Ten pierwszy zwykle kończy swoje życie w gigantycznych eksplozjach supernowej, ale materiał można poddać recyklingowi, tworząc nowe gwiazdy w tym samym miejscu, co poprzednie: Spiral Arms.

To wyjaśniałoby uporczyność ramion, ale nie ich pochodzenie. Właśnie dlatego astronomowie uważają raczej, że są oni spowodowane połączeniem czynników: tej samej rotacji różnicowej, istnienia fal gęstości, samokryskiwanie gwiazd i interakcji cierpiących z innymi galaktykami.

Wszystkie te okoliczności razem powodują różne rodzaje spirali: drobne i wyraźnie wyznaczone lub grube i niewielkie zdefiniowane.

Różnice z galaktykami eliptycznymi

Najbardziej oczywistą różnicą jest to, że gwiazdy w galaktykach eliptycznych są rozmieszczone w bardziej jednolity sposób niż w spirali. W nich wyglądają skoncentrowane na najbardziej czerwonawym albumie i rozproszone w spiralnych ramionach, niebieskawo, zamiast tego dystrybucja w galaktykach eliptycznych jest owalna.

Inną charakterystyczną cechą jest obecność lub brak międzygwiezdnych gazów i kurzu. W galaktykach eliptycznych większość sprawy stała się gwiazdami dawno temu, dlatego ma niewielki gaz i kurz. 

Ze swojej strony galaktyki spiralne mają obszary, w których gaz i kurz, które powodują nowe gwiazdy, są obfite.

Kolejną niezwykłą różnicą jest rodzaj gwiazd. Astronomowie wyróżniają dwie gwiazdy: populację i populację II, od starszych gwiazd. Galaktyki eliptyczne zawierają gwiazdy populacji II i kilka elementów cięższych niż hel.

Z drugiej strony galaktyki spiralne zawierają populacje I i II. Na dysku i ramionach przeważa populacja I, młodsza i wysoka metaliczność. Oznacza to, że zawierają ciężkie elementy, pozostałe gwiazdy już brakujące, podczas gdy w halo są najstarsze gwiazdy.

Może ci służyć: obciążenie osiowe: jak jest obliczane i rozwiązane

Właśnie dlatego gwiazdy wciąż tworzą się w galaktykach spiralnych, podczas gdy eliptycy nie. I prawdopodobnie są to galaktyki eliptyczne są wynikiem zderzeń między galaktykami spiralowymi i nieregularnymi, podczas których większość kosmicznego pyłu znika, a wraz z nią możliwość utworzenia nowych gwiazd.

Te zderzenia między galaktykami są częstymi zdarzeniami, w rzeczywistości uważa się, że Droga Mleczna kolizuje z małymi galaktykami satelitarnymi: eliptyczna galaktyka eliptyczna Sagdeg Strzelca.

Wykres porównania

Różnice między galaktykami eliptycznymi i spiralnymi. Źródło: Fanny Zapata.

Przykłady galaktyk spiralnych

Galaktyki spiralne obfitują we wszechświecie. Widoki z Ziemi są przedmiotami niezwykłego piękna na różnorodne sposoby. Na przykład w konstelacji Eridano istnieje pięć spiralnych galaktyk różnych typów, w tym trzy Barrady. Jednym z nich jest NGC 1300, który pokazano poniżej.

Droga Mleczna

Jest to galaktyka, która mieści Układ Słoneczny w jednym ze spiralnych ramion. Zawiera od 100 do 400 miliardów gwiazd o szacunkowej wielkości od 150 do 200 tysięcy lat świetlnych. Jest częścią grupy lokalnej galaktyki SO, obok Andromedy i około 50 kolejnych galaktyk, prawie wszystkie krasnoludy.

Andromeda

Galaktyka Andromeda

Znany również jako M31, znajduje się w konstelacji Andromeda, zbliżonej do Casiopei z jego rozpoznawalną formą W. Można to zobaczyć nagim okiem lub z dobrymi lornetkami w czyste i bezksiężycowe noce. 

Chociaż pojawił się już w zapisach starożytnych arabskich astronomów, nie wiadomo, że była to galaktyka do początku XX wieku, dzięki obserwacjom Edwina Hubble.

To jest około 2.5 milionów lat świetlnych i ma rozmiar taki jak Drogi Mlecznej, chociaż uważa się, że jest to nieco masywne. Jednak ostatnie szacunki wskazują, że jego masa jest porównywalna z masą naszej własnej galaktyki.

Andromeda podchodzi do nas z wielką prędkością, więc oczekuje się, że za około 4.5 miliardów lat załamało się z Drogą Mleczną, co daje gigantyczną galaktykę eliptyczną.

SWIRL GALAXY

SWIRL GALAXY i jej galaktyka satelitarna. Źródło: Wikimedia Commons.

Pojawia się w katalogu Messier jako obiekt M51 i został odkryty przez samego Charlesa Messiera w 1773 roku. Znajduje się w konstelacji pędów Venatici na północnym niebie, w pobliżu butów i leo, skąd można go zobaczyć za pomocą pryzmaty.

Ten majestatyczny obiekt astronomiczny ma typową spiralną galaktykę i znajduje się w szacunkowej odległości między 16 a 27 milionami lat świetlnych. Ma wyraźnie widoczną towarzyszącą galaktykę w obrazach teleskopowych: galaktyka NGC 5195.