GALAKTYKI SPIRALNE: CHARAKTERYSTYKA I TYPY - ARTE - 2025

Galaktyka spiralna jest monumentalna klaster dysku w kształcie gwiazdy z ramion spiralnych, przypominający kształt wiatraczek. Kształt ramion jest bardzo zróżnicowany, ale generalnie wyraźnie wyróżnia się skondensowany środek otoczony dyskiem, z którego wyrastają spirale.

Prawie 60% znanych obecnie galaktyk to spirale o następujących charakterystycznych strukturach: wybrzuszenie centralne lub wybrzuszenie galaktyczne, dysk, ramiona spiralne i halo.

Rysunek 1. Galaktyka Wiatraczek w gwiazdozbiorze Wielkiej Niedźwiedzicy, znajdującej się 21 milionów lat świetlnych od Ziemi. Źródło: Wikimedia Commons. ESA / Hubble.

Są to galaktyki o niezwykłej urodzie, które mogą znajdować się w konstelacjach takich jak Eridano. Wszystkie zostały zakodowane dzięki pracy astronoma Edwina Hubble'a (1889-1953).

cechy

Dwie trzecie galaktyk spiralnych ma centralny słupek, stanowiący podtyp zwany galaktykami spiralnymi z poprzeczką, aby odróżnić je od prostych galaktyk spiralnych. Mają tylko dwie spirale wychodzące z pręta i wijące się w tym samym kierunku. Nasza Droga Mleczna jest przykładem galaktyki spiralnej z poprzeczką, chociaż nie możemy jej obserwować z naszej pozycji.

Centralne wybrzuszenie ma czerwonawy kolor ze względu na obecność starszych gwiazd. W samym jądrze jest mało gazu, a w jego środku zwykle znajduje się czarna dziura.

Dysk ze swojej strony jest niebieskawy i bogaty w gaz i pył, z obecnością młodych i gorętszych gwiazd, które krążą po prawie kołowych ścieżkach wokół jądra galaktyki, ale wolniej niż jądro.

Jeśli chodzi o spirale, występują one w dużej różnorodności, począwszy od tych, które ciasno otaczają centralne wybrzuszenie, po ramiona ułożone na nim bardziej otwarcie. Wyróżniają się dużą liczbą zawartych w nich gorących, niebieskich młodych gwiazd.

Istnieje kilka teorii na temat tego, dlaczego powstają, o których będziemy mówić później.

Wreszcie, istnieje kuliste halo otaczające cały dysk, ubogie w gaz i pył, w którym najstarsze gwiazdy są zgrupowane w gromady kuliste, ogromne gromady z tysiącami, a nawet milionami gwiazd poruszających się z dużą prędkością.

Rodzaje galaktyk spiralnych

Aby sklasyfikować galaktyki zgodnie z ich morfologią (wyglądem widzianym z Ziemi) używa się kamertonu stworzonego przez Edwina Hubble'a w 1936 r. Klasyfikacja ta została później zmodyfikowana przez innych astronomów poprzez dodanie podtypów i liczb do pierwotnego zapisu.

Teleskop Hubble'a zakodował galaktyki w następujący sposób: E dla galaktyk eliptycznych, SO dla galaktyk soczewkowatych i S dla spirali.

Później dodano dwie kolejne kategorie, aby uwzględnić galaktyki spiralne z poprzeczką SB i galaktyki, których kształt nie jest zgodny z wzorem i są nieregularne: Irr. Około 90% wszystkich obserwowanych galaktyk jest eliptycznych lub spiralnych. Tylko 10% należy do kategorii Irr.

Rysunek 2. Diagram kamertonowy galaktyk. Źródło: Wikimedia Commons. Pierwszym przesyłającym był Cosmo0 z angielskiej Wikipedii (tekst oryginalny: nie podano).

Hubble wierzył, że galaktyki zaczęły swoje życie jako struktury kuliste typu E0, a następnie rozwinęły ramiona i stały się galaktykami spiralnymi, które ostatecznie stały się nieregularne.

Jednak wykazano, że tak nie jest. Galaktyki eliptyczne mają znacznie wolniejszy ruch obrotowy, który nie spowoduje ich spłaszczenia i wytworzenia spirali.

Na ramionach kamertonu Hubble'a znajdują się galaktyki spiralne: S - normalne spirale i SB - spirale z poprzeczką. Małe litery wskazują podtypy: „a” oznacza, że ​​cewki są ciasno zamknięte wokół jądra, a „c” jest używane, gdy są luźniejsze. Odpowiednio wzrasta również udział gazu.

Droga Mleczna jest typu SBb, ze Słońcem w jednym z ramion spiralnych: ramieniu Oriona, tak zwanym, ponieważ znajdują się w nim również gwiazdy tej konstelacji, jednej z najbardziej uderzających widzianych z Ziemi.

Teorie o pochodzeniu spiral

Pochodzenie ramion spiralnych nie jest jeszcze znane, jednak istnieje kilka teorii, które próbują je wyjaśnić. Na początek astronomowie wkrótce zauważyli, że różne struktury w galaktyce spiralnej obracają się z różnymi prędkościami. Jest to znane jako rotacja różnicowa i jest charakterystyczne dla tego typu galaktyk.

Wnętrze dysku galaktyk spiralnych obraca się znacznie szybciej niż na zewnątrz, podczas gdy halo się nie obraca. Z tego powodu początkowo sądzono, że jest to przyczyna pojawienia się spirali i nie tylko to, jest to również dowód na istnienie ciemnej materii.

Jednak w takim przypadku spirale byłyby krótkotrwałe (oczywiście z astronomicznego punktu widzenia), ponieważ w końcu owinęłyby się wokół siebie i zniknęły.

Fale gęstości i propagacja własna gwiazd

Bardziej akceptowaną teorią wyjaśniającą istnienie spiral jest teoria fal gęstości. Teoria ta, stworzona przez szwedzkiego astronoma Bertila Lindblada (1895-1965), postuluje, że materia doświadcza zmian w swoim stężeniu, które podobnie jak dźwięk może rozprzestrzeniać się w środowisku galaktycznym.

W ten sposób powstają obszary o większej koncentracji, takie jak spirale i inne o mniejszej, czyli przestrzenie między nimi. Ale te obszary mają ograniczony czas trwania, więc ramiona mogą się poruszać, chociaż ich kształt utrzymuje się z czasem.

To wyjaśnia, dlaczego spirale są regionami bardzo aktywnymi pod względem produkcji gwiazd. Tam gaz i pył są bardziej skoncentrowane, więc grawitacja interweniuje, tak że materia skupia się, tworząc protogwiazdy, które dadzą początek młodym i masywnym gwiazdom.

Inną teorią, która stara się wyjaśnić spirale, jest samorozszerzenie. Wiadomo, że masywne niebieskie gwiazdy w ramionach spiralnych są krótkotrwałe w porównaniu z chłodniejszymi, bardziej czerwonymi gwiazdami w jądrze.

Ci pierwsi zwykle kończą swoje życie gigantycznymi eksplozjami supernowych, ale materiał można przetworzyć na nowe gwiazdy w tym samym miejscu, co poprzednie: w ramionach spiralnych.

To wyjaśniałoby trwałość broni, ale nie pochodzenie jej. Z tego powodu astronomowie uważają raczej, że wynikają one z kombinacji czynników: tej samej rotacji różnicowej, istnienia fal gęstości, samorozproszenia gwiazd i interakcji z innymi galaktykami.

Wszystkie te okoliczności razem powodują różne rodzaje ramion spiralnych: cienkie i wyraźnie zarysowane lub grube i słabo zdefiniowane.

Różnice z galaktykami eliptycznymi

Najbardziej oczywistą różnicą jest to, że gwiazdy w galaktykach eliptycznych są rozłożone bardziej równomiernie niż w spiralach. W nich wydają się być skupione w czerwonawym dysku i rozproszone w ramionach spiralnych, niebieskawe, podczas gdy rozkład w galaktykach eliptycznych jest owalny.

Inną charakterystyczną cechą jest obecność lub brak międzygwiazdowego gazu i pyłu. W galaktykach eliptycznych większość materii dawno temu zamieniła się w gwiazdy, więc mają one niewiele gazu i pyłu.

Ze swojej strony galaktyki spiralne mają obszary, w których występuje dużo gazu i pyłu, z których powstają nowe gwiazdy.

Kolejną zauważalną różnicą jest rodzaj gwiazd. Astronomowie rozróżniają dwie gwiezdne populacje: populację I młodą i populację II, starsze gwiazdy. Galaktyki eliptyczne zawierają gwiazdy z populacji II i kilka pierwiastków cięższych od helu.

Natomiast galaktyki spiralne zawierają populacje I i II. W tarczy i ramionach przeważa populacja I, młodsza iz dużą metalicznością. Oznacza to, że zawierają ciężkie pierwiastki, pozostałości gwiazd, które już zniknęły, podczas gdy w halo znajdują się najstarsze gwiazdy.

To dlatego gwiazdy nadal tworzą się w galaktykach spiralnych, podczas gdy w galaktykach eliptycznych nie. A to właśnie galaktyki eliptyczne są prawdopodobnie wynikiem zderzeń galaktyk spiralnych i nieregularnych, podczas których większość kosmicznego pyłu znika, a wraz z nim możliwość tworzenia nowych gwiazd.

Te zderzenia między galaktykami są częstymi zdarzeniami, w rzeczywistości uważa się, że Droga Mleczna zderza się z małymi galaktykami satelitarnymi: eliptyczną galaktyką karłowatą Strzelca SagDEG i galaktyką karłowatą Wielkiego Psa.

Tabela porównawcza

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

Przykłady galaktyk spiralnych

Wszechświat obfituje w galaktyki spiralne. Oglądane z Ziemi są obiektami o niezwykłej urodzie ze względu na różnorodne formy. Na przykład w konstelacji Eridano znajduje się pięć galaktyk spiralnych różnych typów, w tym trzy z poprzeczką. Jedną z nich jest NGC 1300, pokazana poniżej.

Rysunek 3. Galaktyka spiralna z poprzeczką NGC 1300 w Erídano. Kevin Gill z Los Angeles, Kalifornia, Stany Zjednoczone

Droga Mleczna

To galaktyka, która mieści Układ Słoneczny w jednym ze swoich ramion spiralnych. Zawiera od 100 do 400 miliardów gwiazd o szacunkowej wielkości od 150 do 200 tysięcy lat świetlnych. Jest częścią tak zwanej Lokalnej Grupy galaktyk, razem z Andromedą i około 50 innymi galaktykami, prawie wszystkie karły.

Andromeda

Znana również jako M31, znajduje się w gwiazdozbiorze Andromedy, blisko konstelacji Kasjopei, z jej rozpoznawalnym kształtem W. Można ją zobaczyć gołym okiem lub przez dobrą lornetkę w jasne, bezksiężycowe noce.

Choć pojawił się on już w zapisach starożytnych astronomów arabskich, to dzięki obserwacjom Edwina Hubble'a nie było wiadomo, że jest to galaktyka aż do początku XX wieku.

Rysunek 4. Galaktyka Andromedy. Źródło: Pixabay.

Znajduje się około 2,5 miliona lat świetlnych od nas i jest mniej więcej wielkości Drogi Mlecznej, chociaż uważa się, że jest nieco masywniejsza. Jednak ostatnie szacunki wskazują, że jego masa jest porównywalna z masą naszej własnej galaktyki.

Andromeda zbliża się do nas z dużą prędkością, więc oczekuje się, że za około 4,5 miliarda lat zderzy się z Drogą Mleczną, dając początek gigantycznej galaktyce eliptycznej.

Whirlpool Galaxy

Pojawia się w katalogu Messiera jako obiekt M51 i został odkryty przez samego Charlesa Messiera w 1773 roku. Znajduje się w gwiazdozbiorze Psów Wenatici na borealnym niebie, w pobliżu Bootes i Leo, skąd można go zobaczyć przez lornetkę.

Ten majestatyczny obiekt astronomiczny ma typowy kształt galaktyki spiralnej i znajduje się w szacowanej odległości od 16 do 27 milionów lat świetlnych. Ma galaktykę towarzyszącą, wyraźnie widoczną na zdjęciach teleskopu: galaktykę NGC 5195.

Rysunek 5. Galaktyka Whirlpool i jej galaktyka satelitarna. Źródło: Wikimedia Commons. NASA, ESA, S. Beckwith (STScI) i The Hubble Heritage Team STScI / AURA)

Bibliografia

1. Carroll, B. Wprowadzenie do współczesnej astrofizyki. 2nd. Wydanie. Osoba.
2. Heras, A. Wprowadzenie Astronomia i astrofizyka. Odzyskany z: antonioheras.com.
3. Oster, L. 1984. Współczesna astronomia. Od redakcji Reverté.
4. Wikipedia. Tworzenie i ewolucja galaktyk. Odzyskane z: es.wikipedia.org.
5. Wikipedia. Galaktyki spiralne. Odzyskane z: en.wikipedia.org.