GALAKSIJA: ZNAČILNOSTI, KOMPONENTE, VRSTE, TVORBA - ARTE

Galaksija je skupek astronomskih predmetov in snovi, kot sta plin in oblakov prahu, milijard zvezd, meglic, planetov, asteroidov, kometov, črnih lukenj in celo veliko temne snovi, vseh strukturiranih zaradi sile težnosti.

Naš osončje je del velike spiralne galaksije, imenovane Mlečna pot. To ime, ki izhaja iz grščine, lahko prevedemo kot "mlečna pot", zaradi svoje podobnosti slabo osvetljenemu pasu, ki prečka nebesno sfero.

Slika 1. Čudovita lentikularna galaksija, znana kot Sombrero Galaksija M104 v ozvezdju Devica, ki je oddaljeno 29,35 milijona svetlobnih let, videno s teleskopom Hubble. Vir: Wikimedia Commons.

V jasnih poletnih nočeh jo lahko zelo dobro opazimo med ozvezdji Škorpijona in Strelca, saj je v tej smeri jedro in kjer je gostota zvezd veliko večja.

Zgodovina odkritja galaksij

Veliki grški mislec in matematik Demokrit iz Abdera (460–370 pr.n.št.) je prvi namigoval - v njegovem času ni bilo teleskopov - da je Mlečna pot dejansko sestavljena iz tisoč zvezd tako daleč narazen, da je ni mogoče razločiti. drugo.

Minilo je nekaj časa, preden se je Galileo (1564–1642) strinjal z njim, ko je s kazalcem svojega teleskopa ugotovil, da je na nebu več zvezd, kot jih je mogel prešteti.

Galileo Galilei - Vir: Domenico Tintoretto

Prav nemški filozof Immanuel Kant (1724-1804) je špekuliral, da Mlečno pot sestavlja toliko tisoč sončnih sistemov in da ima celota eliptično obliko in se vrti ritmično okoli središča.

Poleg tega je tudi predlagal, da obstajajo drugi nizi zvezd in planetov, kot je Mlečna pot, in jih imenoval otoške vesolje. Ti otoški vesolji bi bili z Zemlje vidni kot drobni, rahli obliži svetlobe.

20 let pozneje, leta 1774, se je pojavil Messier katalog, zbirka 103 globoko vesoljskih objektov, ki so bili vidni do danes in jih je izdelal francoski astronom Charles Messier (1730-1817).

Med njimi je bilo nekaj kandidatov za otoške vesolje, ki so bili znani preprosto kot meglice. Meglica M31 je bila ena izmed njih, danes poznana kot sosednja galaksija Andromeda.

William Herschel (1738–1822) bi seznam globinskih vesoljskih predmetov razširil na 2500 in najprej opisal obliko Mlečne poti. Vendar znanstveniki še niso ugotovili, da so nekatere meglice, kot je M31, ogromne zvezde, podobne Mlečni poti.

Potreben je bil teleskop z zadostno ločljivostjo in ga je bilo mogoče kupiti leta 1904, ko je bil ogromen teleskop v Observatoriju Mount Wilson v Kaliforniji zgrajen z ogledalom premera 100 palcev. Šele takrat je postala očitna velikost vesolja, saj je že neizmerna Mlečna pot le ena galaksija, med neštetimi konglomerati od njih.

Leta 1924 je Edwinu Hubblu (1889-1953) uspelo izmeriti razdaljo do ene od teh spiralnih meglic, pri čemer je opazoval cefeidom podobne zvezde v objektu M31, najbolj izstopajočo spiralno meglico, imenovano Andromeda.

Cefeidi so zvezde, ki občasno spreminjajo svojo svetlost in to je sorazmerno obdobju. Svetlejši imajo daljša obdobja.

Harold Shapley (1885-1972) je do takrat ocenil velikost Mlečne poti, vendar je bil tako velik, da je bil prepričan, da je meglica Andromeda v notranjosti Mlečne poti.

Vendar je Hubble ugotovil, da je razdalja do Andromede cefeidov veliko večja od velikosti Mlečne poti, zato je v njej ni mogoče najti. Andromeda je bila podobno kot Mlečna pot sama galaksija, čeprav je dolgo časa ostala imenovana "ekstragalaktična meglica".

Splošne značilnosti

Galaksije imajo obliko in, kot bomo videli kasneje, jih je mogoče razvrstiti po tem kriteriju. Vsebujejo tudi maso in sploh niso statične entitete, saj imajo gibanje.

Obstajajo velikanske in zelo svetle galaksije, kot sta Mlečna pot in Andromeda, in tudi galaksije, imenovane "škratje", do tisočkrat manj svetle. Za seznanjanje z velikostmi je koristno poznati nekaj merilnih enot, ki se uporabljajo v astronomiji. Najprej imamo svetlobno leto.

Svetlobno leto je enota oddaljenosti, ki je enaka razdalji, ki jo svetloba preteče v enem letu. Glede na to, da je hitrost svetlobe 300.000 km / s, pomnoženo s številom sekund v 365 dneh, je rezultat približno 9 milijard kilometrov.

Za primerjavo je razdalja od Sonca do Zemlje 8,5 svetlobnih minut, približno 150 milijonov kilometrov, kar je približno enakovredno eni AU ali astronomski enoti, uporabni pri meritvah znotraj Osončja. Naslednja najbližja Sončevi zvezdi je Proxima Centauri pri 4,2 svetlobnih letih.

AU povzroči še eno široko uporabljeno enoto: parsec ali paralaks sekundarnega loka. To, da je točka na razdalji parseksa, pomeni, da je njena paralaksa enaka 1 loku sekunde med Zemljo in Soncem. Pojasnjuje jo naslednja slika:

Slika 2. Shema za določitev parseka. Vir: Wikimedia Commons. Kes47 (?).

Velikost, gibanje in kemična sestava

Velikosti galaksij so izjemno raznolike, od tako majhnih, da komajda imajo tisoč zvezd, do velikanskih eliptičnih galaksij, o katerih bomo podrobneje govorili kasneje.

Tako imamo v svoji Mlečni poti približno 100.000 svetlobnih let v premeru, saj je velika galaksija, vendar ne največja. NGC 6872 je 520.000 svetlobnih let, približno 5-krat večji od premera Mlečne poti in je največja spiralna galaksija, ki je bila znana do danes.

Galaksije niso statične. Na splošno se zvezde in oblaki plina in prahu vrtijo okoli središča, vendar se vsi deli galaksije ne vrtijo z enako hitrostjo. Zvezde v sredini se vrtijo hitreje od zunanjih, kar imenujemo diferencialno vrtenje.

Glede kemične sestave sta najpogostejša elementa v vesolju vodik in helij. Znotraj zvezd, kot reaktor za jedrsko fuzijo, se skozi periodično tabelo oblikujejo najtežji elementi, za katere vemo.

Barva in svetilnost galaksij se sčasoma spreminjata. Mlajše galaksije so bolj modre in svetlejše od starejših.

Galaksije v obliki elipse se nagibajo k rdeči, s številnimi starejšimi zvezdami, nepravilne pa so najbolj modre. V spiralno oblikovanih galaksijah je modra koncentrirana proti sredini, rdeča pa proti obrobju.

Komponente galaksij

Ob opazovanju galaksije lahko prepoznamo naslednje strukture, ki so prisotne v Mlečni poti, ki je bila vzeta za vzor, ker je najbolje raziskana:

Disko in halo

Dve osnovni strukturi naše galaksije sta disk in halo. Disk je v srednji ravnini, ki jo določa galaksija in vsebuje veliko količino medzvezdnega plina, ki povzroča nove zvezde. Vsebuje tudi stare zvezde in odprte grozde - slabo strukturirano združevanje zvezd.

Treba je opozoriti, da nimajo vse galaksije enake stopnje nastajanja zvezd. Verjamejo, da imajo eliptične galaksije precej nižjo stopnjo, za razliko od spiral.

Sonce se nahaja v galaktičnem disku Mlečne poti, na ravnini simetrije in tako kot vse zvezde na disku kroži po galaksiji po poti, približno krožni in pravokotni na galaktično os vrtenja. Za izvedbo ene orbite potrebuje približno 250 milijonov let.

Halo pokriva galaksijo z manj gostim sferoidnim volumnom, saj gre za območje z veliko manj prahu in plina. Vsebuje kroglene grozde, zvezde, ki so združene po delovanju gravitacije in veliko starejše od diska, posamezne zvezde in tudi tako imenovano temno snov.

Temna materija je vrsta snovi, katere narava ni znana. Ime je dolžan dejstvu, da ne oddaja elektromagnetnega sevanja, njegov obstoj pa je predlagan, da bi razložil dejstvo, da se zvezde zunaj premikajo hitreje, kot je bilo pričakovano.

Hitrost, s katero se premika zvezda glede na središče galaksije, je odvisna od razporeditve snovi, saj zaradi gravitacijske privlačnosti zvezda ostane v orbiti. Večja hitrost pomeni, da je več snovi, ki je ni mogoče videti: temna snov.

Žarnica, galaktično jedro in palica

Poleg diska in halo je v galaksiji izboklina, osrednja izboklina ali galaktično jedro, kjer je večja gostota zvezd, zato so zelo svetlobne.

Njegova oblika je približno sferična - čeprav je oblika Mlečne poti bolj podobna arašidu, v njenem središču pa je jedro, sestavljeno iz črne luknje, kar je očitno skupno v številnih galaksijah, zlasti v spiralne.

Predmeti, ki so v bližini jedra, se vrtijo, kot rečeno, veliko hitreje kot tisti, ki so bolj oddaljeni. Tam je hitrost sorazmerna razdalji do središča.

Nekatere spiralne galaksije, kot je naša, imajo palico, strukturo, ki teče skozi sredino in iz katere izhajajo spiralne roke. Spiralnih galaksij je prepovedano kot nebranjene.

Verjamejo, da palice omogočajo prenašanje snovi s koncev na žarnico in jih zgostijo s spodbujanjem nastanka zvezd v jedru.

Slika 3. Sestavni deli Mlečne poti. Sonce je v eni od ročic in ima vrteče gibanje okoli središča galaksije, pa tudi navpično gibanje. Vir: Wikimedia Commons.

Vrste galaksij

Prva stvar, ki je cenjena pri opazovanju galaksij skozi teleskop, je njihova oblika. Velika galaksija Andromeda je na primer spiralno oblikovana, njen spremljevalec NGC 147 pa je eliptičen.

Klasifikacijski sistem galaksije temelji na njihovi obliki, danes pa se najpogosteje uporablja vmesna vilica ali zaporedje Hubble, ki ga je okoli leta 1926 ustvaril Edwin Hubble, kasneje pa so ga spremenili on in drugi astronomi, ko so se pojavile nove informacije.

Hubble je shemo zasnoval v prepričanju, da predstavlja nekakšno evolucijo galaksije, danes pa je znano, da temu ni tako. Črke se uporabljajo v zaporedju za označevanje galaksij: E za eliptične galaksije, S za spiralne galaksije in Irr za nepravilne oblike.

Slika 4. Hubble tuning vilice. Vir: Wikimedia Commons.

Eliptične galaksije

Na levi strani, na vratu vilice, so eliptične galaksije, predstavljene s črko E. Zvezde, ki jih sestavljajo, so razporejene bolj ali manj enotno.

Število, ki spremlja črko, kaže na to, kako eliptična je galaksija -eleptičnost-, začenši z E0, ki je najbolj sferičen, do E7, ki je najbolj ploskoten. Nobenih galaksij z eliptičnostjo večjo od 7. Označevanje tega parametra kot je:

Є = 1 - (β / ɑ)

Z α in β kot očitnima glavnima in manjšima polosama elipse. Vendar so ti podatki relativni, saj imamo le pogled z Zemlje. Na primer, ni mogoče vedeti, ali je galaksija, prikazana na robu, eliptična, lečasta ali spiralna.

Velikanske eliptične galaksije so med največjimi predmeti v vesolju. Najlažje jih je opazovati, čeprav so precej manjše različice, ki jih imenujemo pritlikave eliptične galaksije.

Slika 5. Eliptična galaksija NGC 1316 v ozvezdju Fornax, ki se združuje z drugo manjšo galaksijo. Vir: Slika: NASA / JPL-Caltech / CTIO.

Lentikularne in spiralne galaksije

Lentkularne galaksije so v obliki diska, brez spiralnih ročic, vendar jih je mogoče pregraditi. Njihova nomenklatura je S0 ali SB0 in tik ob robu figure. Glede na količino prahu (visoko absorpcijske cone) na vašem disku jih delimo na S01, SB01 do S03 in SB03.

S galaksije so pravilno spiralne galaksije, SB pa so spirale s prepovedanimi spiralami, saj se zdi, da spirale štrlijo iz palice skozi osrednjo izboklino. Velika večina galaksij ima to obliko.

Oba razreda galaksij se medsebojno razlikujeta po stopnji enostavnosti spiralnih krakov in sta označeni z malimi črkami. Te določimo s primerjavo velikosti največje izbokline z dolžino diska: L izboklina / L disk.

Slika 6. Lepa spiralna galaksija Andromeda v ozvezdju Kasiopeja. Vir: Wikimedia Commons Image from NASA).

Na primer, če je ta količnik ≈ 0,3, so galaksije označene kot Sa, če je preprosta spirala, ali SBa, če je omejena. Pri njih se zdi, da so spirale tesnejše in koncentracija zvezd v rokah je bolj izrazita.

Ko se zaporedje nadaljuje v desno, se spirale zdijo ohlapnejše. Razmerje izbokline / diska za te galaksije je: L izboklina / L disk ≈ 0,05.

Če ima galaksija vmesne značilnosti, lahko dodate največ dve črki. Na primer Mlečno pot nekateri uvrščajo med SBbc.

Nepravilne galaksije

To so galaksije, katerih oblika se ne ujema z nobenim od zgoraj opisanih vzorcev.

Hubble jih je razdelil v dve skupini: Irr I in Irr II, kjer sta prvi le nekoliko bolj organizirani od slednjih, ker imata nekaj, kar spominja na obliko spiralnih ročic.

Galaksije Irr II so, lahko bi rekli, amorfne in brez prepoznavne notranje strukture. Tako Irr I kot Irr II sta običajno manjša od eliptičnih galaksij ali veličastnih spiralnih galaksij. Nekateri avtorji jih raje označujejo kot pritlikave galaksije. Med najbolj znanimi nepravilnimi galaksijami so sosednji Magelanovi oblaki, razvrščeni kot Irr I.

Slika 7. Nepravilna galaksija NGC 5408, ki jo je odkril John Herschel v ozvezdju Centaurus leta 1834. Sprva je veljalo, da gre za planetarno meglico. Vir: Wikimedia Commons.

Po objavi zaporedja Hubble je francoski astronom Gerard de Vaucouleurs (1918-1995) predlagal odstranitev nomenklature Irr I in Irr II in poklical Irr I, ki ima nekaj spiralnih ročic, kot Sd - SBd galaksije, Sm - SBm ali Im ("m" je za magellansko galaksijo).

Končno se galaksije, katerih oblika je resnično nepravilna in brez sledi spirale, preprosto imenujejo Pojdi. S tem je sodobna klasifikacija ostala takšna:

Kako se oblikujejo galaksije?

Nastanek galaksije je danes predmet aktivne razprave. Kozmologi verjamejo, da je bilo zgodnje vesolje precej temno, napolnjeno z oblaki plina in temne snovi. To je posledica teorije, da so se prve zvezde oblikovale v nekaj sto milijonih let po velikem udaru.

Ko se vzpostavi zvezdni mehanizem proizvodnje, se izkaže, da ima stopnja vzponov in padcev. In ker so zvezde tisto, kar sestavljajo galaksije, obstajajo različni mehanizmi, ki vodijo do nastanka galaksij.

Gravitacijska privlačnost je prvotna sila, ki sproži nastanek kozmičnih predmetov. Majhno kopičenje snovi na neki točki pritegne več materije in začne se kopičiti.

Mlečna pot se verjame, da se je začela tako: majhni nabiri snovi, ki so sčasoma povzročili kroglaste grozde halo, med katerimi so najstarejše zvezde v galaksiji.

Vrtenje je značilno za kopičenje mase, ki je sledila temu začetnemu obdobju nastajanja zvezd. In z vrtenjem se ustvari kotni zagon, katerega ohranitev je povzročila propad sferične mase, ki ga je spremenila v ravno ploščo.

Galaksije se lahko povečajo v velikosti, če se združijo z drugimi manjšimi galaksijami. Tako danes velja za Mlečno pot in njene manjše sosede, magelanske oblake.

Druga združitev, ki jo pričakujemo v zelo oddaljeni prihodnosti, je trk z Andromedo, ki se za razliko od večine galaksij zapira v nas. Andromeda je trenutno oddaljena 2,2 milijona svetlobnih let.

Koliko galaksij je v vesolju?

Čeprav je večina prostora prazna, je po nekaterih ocenah na milijone galaksij, morda 100 bilijonov. Drugi ocenjujejo 2 trilijona galaksij. Večina vesolja ostaja neraziskana in na to vprašanje ni natančnega odgovora.

V samo 12 dneh je vesoljski teleskop Hubble našel 10.000 galaksij najrazličnejših oblik. Dejansko skupno galaksije v vesolju ni znano. Pri opazovanju s teleskopom je treba poudariti, da greste naprej ne samo v daljavo, ampak tudi v času.

Sončna svetloba, ki jo vidimo, je trajala 8,5 minut, da je prišla do nas. Pogled na Andromedo, ki ga opazujemo z daljnogledi, je pogled pred 2,2 milijona let. Zato je tisto, kar vidimo z Zemlje, v dosegu vesolja, ki ga je mogoče opazovati. Za zdaj ni možnosti, da bi videli, kaj vse se skriva.

Eden od načinov, kako oceniti, koliko galaksij je v opazovanem vesolju, je tako, da naredimo izjemno globoke poljske posnetke iz Hubbleja ali XDF, ki predstavljajo majhno območje nebesne krogle.

V enem takšnem posnetku so našli 1300 milijard svetlobnih let 5500 galaksij. Ko so pomnožili to vrednost s količino XDF za celotno nebesno sfero, so ocenili omenjenih 100.000 milijonov galaksij.

Vse kaže, da je bilo v prejšnjih časih več galaksij, kot jih je zdaj, vendar manjše, modre in bolj nepravilne oblike kot elegantne spiralne galaksije, ki jih vidimo danes.

Primeri galaksij

Kljub ogromni velikosti galaksije niso samotne, ampak so združene v hierarhične strukture.

Mlečna pot spada v tako imenovano lokalno skupino, v kateri so vsi člani - približno 54 - na razdalji največ 1 Mega-parsec. Potem se gostota galaksij zmanjšuje, dokler se ne pojavi drug grozd, podoben Lokalni skupini.

Med ogromno najdenimi galaksijami velja izpostaviti nekaj presenetljivih primerov za njihove posebnosti:

Velikanske eliptične galaksije

Največje doslej najdene galaksije so v središču grozdov galaksije. So ogromne eliptične galaksije, katerih gravitacija vleče druge galaksije in jih zajame. V teh galaksijah je stopnja nastajanja zvezd zelo nizka, zato da bi se še naprej razvijali, ujamejo druge.

Aktivne galaksije

Aktivne galaksije, za razliko od bolj običajnih in tihih, kot je Mlečna pot, oddajajo frekvence zelo visoke energije, veliko višje od tistih, ki jih oddajajo jedra zvezd, ki so pogoste v kateri koli galaksiji.

Te visokoenergijske frekvence, katerih moč je enaka milijardam soncev, prihajajo iz jedra predmetov, kot so kvazarji, odkriti leta 1963. Presenetljivo je, da je kvazar, eden najsvetlejših predmetov v vesolju, sposoben vzdrževati to hitrost milijone let.

Seyfertove galaksije so še en primer aktivnih galaksij. Doslej jih je bilo odkritih nekaj sto. Njegovo jedro oddaja visoko ionizirano sevanje, spremenljivo v času.

Slika 8. Galaksija Seyfert M 106 Vir: Wikimedia Commons. Rentgen: NASA / CXC / Univ. Maryland / AS Wilson et al .; Optično: Pal.Obs. DSS; IR: NASA / JPL-Caltech; VLA: NRAO / AUI / NSF

Verjame se, da v bližini središča ogromna količina plinastega materiala hiti proti osrednji črni luknji. Izguba mase sprošča sevalno energijo v rentgenskem spektru.

Radio galaksije so eliptične galaksije, ki oddajajo velike količine radijskih frekvenc, deset tisočkrat več kot navadne galaksije. V teh galaksijah so viri - radioloboji - povezani z nitkami materije v galaktično jedro, ki v prisotnosti intenzivnega magnetnega polja oddajajo elektrone.

Reference

Carroll, B. Uvod v sodobno astrofiziko. 2. Izdaja. Pearson. 874-1037.
Galaxy. Pridobljeno: es.wikipedia.org
Kako deluje. 2016. Knjiga vesolja. 8. Ed. Zamislite Publishing Ltd. 134-150.
Galaksije. Pridobljeno: astrofisica.cl/astronomiaparatodos.
Oster, L. 1984. Moderna astronomija. Uredništvo Reverté. 315–394.
Pasachoff, J. 1992. Zvezde in planeti. Peterson Field Guides. 148-154.
Quora. Koliko galaksij je? Pridobljeno: es.quora.com.
Vladar za merjenje vesolja. Pridobljeno: henrietta.iaa.es
Kaj je galaksija? Pridobljeno z: spaceplace.nasa.gov.

GALAKSIJA: ZNAČILNOSTI, KOMPONENTE, VRSTE, TVORBA - ARTE - 2025