1845-ben Lord Ross angol csillagász spirális típusú ködök egész osztályát fedezte fel. Természetük csak a huszadik század elején alakult ki. A tudósok bebizonyították, hogy ezek a ködök a mi galaxisunkhoz hasonló hatalmas csillagrendszerek, de sok millió fényévnyire vannak attól.
Általános információ
A spirálgalaxisok (a cikkben szereplő fotók szerkezetük jellemzőit mutatják be) úgy néznek ki, mint egy pár egymásra helyezett csészealj vagy egy bikonvex lencse. Egyszerre képesek észlelni egy hatalmas csillagkorongot és egy glóriát. A központi részt, amely vizuálisan a duzzanathoz hasonlít, általában dudornak nevezik. A korong mentén futó sötét sávot (a csillagközi közeg átlátszatlan rétegét) pedig csillagközi pornak nevezik.
A spirálgalaxisokat általában S betűvel jelölik. Ezenkívül rendszerint a szerkezet foka szerint osztják fel őket. Ehhez az a, b vagy c betűket hozzá kell adni a fő karakterhez. Így Sa egy alulfejlett galaxisnak felel megspirális szerkezetű, de nagy maggal. A harmadik osztály - Sc - ellentétes objektumokra utal, gyenge maggal és erős spirálágakkal. Néhány csillagrendszer a központi részben rendelkezhet jumperrel, amelyet általában rúdnak neveznek. Ebben az esetben a jelöléshez a B szimbólum kerül. Galaxisunk egy köztes típusú, jumper nélkül.
Hogyan alakultak ki a spirállemez szerkezetek?
A lapos korong alakú formákat a csillaghalmazok forgása magyarázza. Van egy olyan hipotézis, hogy a galaxis kialakulása során a centrifugális erő megakadályozza az úgynevezett protogalaktikus felhő összenyomódását a forgástengelyre merőleges irányban. Azt is tudnia kell, hogy a gázok és a csillagok mozgásának természete a ködökön belül nem azonos: a diffúz halmazok gyorsabban forognak, mint a régi csillagok. Például, ha a gáz jellemző forgási sebessége 150-500 km/s, akkor a halo csillag mindig lassabban fog mozogni. És az ilyen objektumokból álló dudorok sebessége háromszor kisebb lesz, mint a lemezeké.
Csillaggáz
A galaxisokon belüli pályájukon mozgó csillagrendszerek milliárdjai olyan részecskék halmazának tekinthetők, amelyek egyfajta csillaggázt alkotnak. És ami a legérdekesebb, tulajdonságai nagyon közel állnak a közönséges gázhoz. Olyan fogalmak alkalmazhatók rá, mint a "részecskék koncentrációja", "sűrűség", "nyomás", "hőmérséklet". Az utolsó paraméter analógja itt az átlagolt energiaa csillagok "kaotikus" mozgása. A csillaggáz által alkotott forgó korongokban a hanghullámokhoz közeli ritkulás-kompressziós sűrűségű spirális típusú hullámok terjedhetnek. Több száz millió éven keresztül képesek állandó szögsebességgel körbefutni a galaxist. Ők felelősek a spirális ágak kialakulásáért. Abban a pillanatban, amikor a gáz összenyomódik, megindul a hideg felhők képződése, ami aktív csillagkeletkezéshez vezet.
Ez érdekes
A halo és elliptikus rendszerekben a gáz dinamikus, azaz forró. Ennek megfelelően a csillagok mozgása egy ilyen típusú galaxisban kaotikus. Ennek eredményeként a sebességük közötti átlagos különbség térben közeli objektumok esetén több száz kilométer/s (sebességszóródás). Csillaggázok esetén a sebességdiszperzió általában 10-50 km/s, "fokuk" érezhetően hideg. Úgy gondolják, hogy ennek a különbségnek az oka azokban a távoli időkben (több mint tízmilliárd évvel ezelőtt), amikor az Univerzum galaxisai még csak elkezdtek kialakulni. Először gömb alakú alkatrészek alakultak ki.
A spirálhullámokat sűrűséghullámoknak nevezzük, amelyek egy forgó korongon futnak. Ennek eredményeként egy ilyen típusú galaxis összes csillaga kiszorul az ágaiba, majd kilép onnan. Az egyetlen hely, ahol a spirálkarok és a csillagok sebessége egybeesik, az úgynevezett korotációs kör. Egyébként itt áll a nap. Bolygónk számára ez a körülmény nagyon kedvező: a Föld egy viszonylag csendes helyen létezik a galaxisban, ezért sok milliárd éven keresztül nem érintették különösebben galaktikus léptékű kataklizmák.
A spirálgalaxisok jellemzői
Az elliptikus képződményekkel ellentétben minden spirálgalaxisnak (a cikkben bemutatott fényképeken látható példák) megvan a maga egyedi íze. Ha az első típushoz a nyugalom, állóképesség, stabilitás társul, akkor a második típus a dinamika, a forgószelek, a forgások. Talán ezért mondják a csillagászok, hogy a kozmosz (az univerzum) „dühöng”. A spirálgalaxis szerkezete tartalmaz egy központi magot, amelyből gyönyörű karok (ágak) emelkednek ki. Fokozatosan elvesztik körvonalaikat csillaghalmazukon kívül. Az ilyen megjelenés nem csak egy erőteljes, gyors mozgáshoz köthető. A spirálgalaxisokat sokféle forma és ágaik mintázata jellemzi.
A galaxisok osztályozása
E sokféleség ellenére a tudósoknak sikerült osztályozniuk az összes ismert spirálgalaxist. Úgy döntöttünk, hogy a karok fejlettségi fokát és a mag méretét használjuk fő paraméterként, és a tömörítés mértéke szükségtelenül háttérbe szorult.
Sa
Edwin P. Hubble a Sa osztályba sorolta azokat a spirálgalaxisokat, amelyek fejletlen ágakkal rendelkeznek. Az ilyen klasztereknek mindig nagy magjai vannak. Gyakran egy adott osztályba tartozó galaxis középpontjafele akkora, mint a teljes klaszter. Ezeket a tárgyakat jellemzi a legkevésbé kifejező. Akár ellipszis alakú csillaghalmazokhoz is hasonlíthatók. Az Univerzum spirálgalaxisainak leggyakrabban két karja van. A mag szemközti szélein helyezkednek el. Az ágak szimmetrikusan, hasonló módon tekerednek ki. A középponttól való távolsággal az ágak fényereje csökken, és bizonyos távolságon már egyáltalán nem láthatók, elvesznek a klaszter perifériás régióiban. Vannak azonban olyan tárgyak, amelyeknek nem két, hanem több ujja van. Igaz, a galaxis ilyen szerkezete meglehetősen ritka. Még ritkábbak az aszimmetrikus ködök, amikor az egyik ág fejlettebb, mint a másik.
Sb és Sc
Az Edwin P. Hubble Sb alosztálynak észrevehetően fejlettebb karjai vannak, de nincs gazdag elágazásuk. A magok észrevehetően kisebbek, mint az első fajé. A spirális csillaghalmazok harmadik alosztálya (Sc) olyan objektumokat foglal magában, amelyek ágai magasan fejlettek, de középpontjuk viszonylag kicsi.
Lehetséges az újjászületés?
A tudósok azt találták, hogy a spirális szerkezet a csillagok instabil mozgásának eredménye, amely erős összenyomás eredménye. Ezenkívül meg kell jegyezni, hogy a forró óriások általában a karokban koncentrálódnak, és a diffúz anyag fő tömegei - csillagközi por és csillagközi gáz - ott halmozódnak fel. Ezt a jelenséget más szemszögből is meg lehet nézni. Kétségtelen, hogy egy nagyon összenyomott csillaghalmaz evolúciója soránmár nem veszítheti el tömörítési fokát. Ezért az ellenkező átmenet sem lehetetlen. Ennek eredményeként arra a következtetésre jutunk, hogy az elliptikus galaxisok nem alakulhatnak spirálissá, és fordítva, mert így van elrendezve a kozmosz (az Univerzum). Más szóval, ez a két típusú csillaghalmaz nem egyetlen evolúciós fejlődés két különböző szakasza, hanem teljesen különböző rendszer. Mindegyik ilyen típus ellentétes evolúciós utak példája az eltérő tömörítési arány miatt. Ez a jellemző pedig a galaxisok forgási különbségétől függ. Például, ha egy csillagrendszer elegendő forgást kap kialakulása során, összehúzódhat és spirálkarokat fejleszthet. Ha a forgás mértéke nem megfelelő, akkor a galaxis kevésbé lesz összenyomva, és nem alakulnak ki ágai - klasszikus elliptikus alakzat lesz.
Mik a különbségek még?
Más különbségek is vannak az elliptikus és spirális csillagrendszerek között. Így az első típusú galaxist, amelynek tömörítése alacsony, kis mennyiségű (vagy teljes hiánya) diffúz anyag jellemzi. Ugyanakkor a magas kompressziós spirálfürtök gáz- és porrészecskéket is tartalmaznak. A tudósok ezt a különbséget a következőképpen magyarázzák. A por- és gázrészecskék mozgásuk során időszakosan ütköznek. Ez a folyamat rugalmatlan. Az ütközés után a részecskék elveszítik az energiájuk egy részét, és ennek eredményeként fokozatosan megtelepednekhelyek a csillagrendszerben, ahol a legkevesebb potenciális energia.
Nagyon tömörített rendszerek
Ha a fent leírt folyamat egy erősen összenyomott csillagrendszerben játszódik le, akkor a diffúz anyagnak a galaxis fősíkján kell megtelepednie, mert itt a legalacsonyabb a potenciális energia szintje. Itt gyűjtik össze a gáz- és porrészecskéket. Továbbá a diffúz anyag megkezdi mozgását a csillaghalmaz fősíkjában. A részecskék szinte párhuzamosan mozognak körpályán. Ennek eredményeként itt meglehetősen ritkák az ütközések. Ha mégis előfordulnak, akkor az energiaveszteség elhanyagolható. Ebből az következik, hogy az anyag nem mozdul tovább a galaxis középpontjába, ahol a potenciális energia még alacsonyabb szinttel rendelkezik.
Gyengén tömörített rendszerek
Most fontolja meg, hogyan viselkedik egy ellipszoid galaxis. Az ilyen típusú csillagrendszert ennek a folyamatnak egy teljesen eltérő fejlődése különbözteti meg. Itt a fősík egyáltalán nem egy hangsúlyos régió alacsony potenciális energiával. Ennek a paraméternek erős csökkenése csak a csillaghalmaz középső irányában következik be. Ez pedig azt jelenti, hogy a csillagközi por és gáz a galaxis középpontjához fog vonzódni. Ennek következtében a diffúz anyag sűrűsége itt nagyon magas lesz, sokkal nagyobb, mint a spirális rendszerben lévő lapos szórás esetén. A vonzási erő hatására a felhalmozódás közepén összegyűlt por- és gázrészecskék zsugorodni kezdenek, és ezáltal egy kis sűrű anyagzónát alkotnak. A tudósok azt sugallják, hogy ebből az ügyből a jövőbenúj csillagok kezdenek kialakulni. Valami más is fontos itt: egy kis gáz- és porfelhő, amely egy gyengén tömörített galaxis magjában található, nem engedi magát észlelni a megfigyelés során.
Köztes szakaszok
A csillaghalmazok két fő típusát vettük figyelembe – gyenge és erős tömörítési szinttel. Vannak azonban közbenső szakaszok is, amikor a rendszer tömörítése e paraméterek közé esik. Az ilyen galaxisokban ez a jellemző nem elég erős ahhoz, hogy a diffúz anyag felhalmozódjon a halmaz teljes fősíkja mentén. Ugyanakkor nem elég gyenge ahhoz, hogy a gáz- és porrészecskék a mag területén koncentrálódjanak. Az ilyen galaxisokban a diffúz anyag egy kis síkban gyűlik össze, amely a csillaghalmaz magja körül gyűlik össze.
Sorú galaxisok
A spirálgalaxisok egy másik altípusa is ismert – ez egy sávos csillaghalmaz. Jellemzője a következő. Ha egy hagyományos spirálrendszerben a karok közvetlenül a korong alakú magból jönnek ki, akkor ennél a típusnál a középpont az egyenes híd közepén található. És egy ilyen klaszter ágai ennek a szegmensnek a végeitől indulnak. Ezeket keresztezett spirálok galaxisainak is nevezik. Egyébként ennek a jumpernek a fizikai természete még mindig ismeretlen.
Emellett a tudósok egy másik típusú csillaghalmazt is felfedeztek. Jellemzőjük egy mag, mint a spirálgalaxisok, de nincs karjuk. A mag jelenléte erős tömörítést jelez, deminden egyéb paraméter ellipszoid rendszerhez hasonlít. Az ilyen klasztereket lencseszerűnek nevezik. A tudósok azt sugallják, hogy ezek a ködök egy spirálgalaxis által a diffúz anyag elvesztésének eredményeként jönnek létre.
