SPIRALNE GALAKSIJE: ZNAČILNOSTI IN VRSTE - ARTE - 2025

Spiralna galaksija je spomenike grozd kolutnih zvezde s spiralnimi rokavi, ki spominja na obliko vetrnica. Oblika ročic se zelo razlikuje, na splošno pa je jasno ločeno zgoščeno središče, obdano z diskom, iz katerega izvirajo spirale.

Skoraj 60% galaksij, ki so trenutno znane, so spirale z naslednjimi značilnimi strukturami: osrednja izboklina ali galaktična izboklina, disk, spiralne roke in halo.

Slika 1. Galaksija Pinwheel v ozvezdju velike Ursa, ki se nahaja 21 milijonov svetlobnih let od Zemlje. Vir: Wikimedia Commons. ESA / Hubble.

So galaksije izredne lepote, ki se lahko nahajajo v ozvezdjih, kot je Eridano. Vsi so kodirani po zaslugi dela astronoma Edwina Hubbleja (1889-1953).

značilnosti

Dve tretjini spiralnih galaksij ima osrednji drog, ki tvori podtip, imenovan zapore spiralnih galaksij, ki jih razlikuje od preprostih spiralnih galaksij. Imata samo dve spirali, ki izhajata iz prečke in se navijata v isto smer. Naša Mlečna pot je primer zapore spiralne galaksije, čeprav je ne moremo opazovati s svojega položaja.

Osrednja izboklina je rdečkaste barve, zaradi prisotnosti starejših zvezd. V samem jedru je plina malo, v središču pa je običajno črna luknja.

Disk je modrikast in bogat s plinom in prahom, s prisotnostjo mladih in bolj vročih zvezd, ki krožijo po skoraj krožnih poteh okoli galaktičnega jedra, vendar počasneje od tistih v jedru.

Kar zadeva spirale, so zelo različne, od tistih, ki se tesno ovijejo okrog osrednje izbokline ali pa so roke na njej bolj razporejene. Izstopajo po velikem številu vročih, modrih, mladih zvezd, ki jih vsebujejo.

Obstaja več teorij, zakaj se oblikujejo, o katerih bomo govorili kasneje.

Končno je kroglast halo, ki obdaja celoten disk, revnega plina in prahu, v katerem so najstarejše zvezde združene v kroglične zvezdne grozde, ogromne grozde z več tisoč in celo milijoni zvezd, ki se premikajo z veliko hitrostjo.

Vrste spiralnih galaksij

Za razvrščanje galaksij glede na njihovo morfologijo (videz z Zemlje) se uporablja vilica, ki jo je ustvaril Edwin Hubble leta 1936. To razvrstitev so pozneje drugi astronomi spremenili tako, da so prvotnim zapisom dodali podtipe in številke.

Hubble je na galaksiji tako kodiral črke: E za eliptične galaksije, SO za galaksije v obliki leče in S za spirale.

Pozneje sta bili dodani še dve kategoriji, ki vključujeta spiralne galaksije z zaporo SB in galaksije, katerih oblika ne sledi vzorcu in je nepravilna: Irr. Približno 90% vseh opazovanih galaksij je eliptičnih ali spiralnih. Le 10% jih je v kategoriji Irr.

Slika 2. Diagram uravnavanja vilic galaksij. Vir: Wikimedia Commons. Prvotni pošiljatelj je bil Cosmo0 na angleški Wikipediji (izvirno besedilo: nobena ni dana).

Hubble je verjel, da so galaksije začele svoje življenje kot sferične strukture tipa E0, nato pa razvile orožje in postale spiralne galaksije, ki bi se končale nepravilno.

Vendar pa se je pokazalo, da temu ni tako. Eliptične galaksije imajo veliko upočasnjeno rotacijsko gibanje, kar jim ne bo povzročilo, da bi se splošile in ustvarile spirale.

Na krakih nastavitvene vilice Hubble so spiralne galaksije: S za normalne spirale in SB za zapore spirale. Majhne črke označujejo podtipe: "a" pomeni, da so tuljave tesno zaprte okoli jedra, medtem ko se "c" uporablja, ko so ohlapnejše. Tudi delež plina se ustrezno poveča.

Mlečna pot je tipa SBb, Sonce pa je v enem od spiralnih krakov: roka Oriona, tako imenovana, ker vsebuje tudi zvezde tega ozvezdja, enega najbolj presenetljivih, kar jih vidimo z Zemlje.

Teorije o izvoru spirale

Izvor spiralnih krakov še ni znan z gotovostjo, vendar obstaja več teorij, ki jih poskušajo razložiti. Za začetek so astronomi kmalu opazili, da se različne strukture v spiralni galaksiji vrtijo z različnimi hitrostmi. To je znano kot diferencialno vrtenje in je značilno za te vrste galaksij.

Notranjost diska spiralnih galaksij se vrti veliko hitreje kot zunanjost, medtem ko se halo ne vrti. Zaradi tega je sprva veljalo, da je to vzrok za pojav spiral in ne samo to, temveč tudi dokaz obstoja temne snovi.

Če pa bi bilo tako, bi bile spirale kratkotrajne (v astronomskem smislu seveda), saj bi se na koncu ovile okoli sebe in izginile.

Valovi gostote in samorazmnoževanje zvezd

Bolj sprejeta teorija za razlago obstoja spirale je gostota valov. Ta teorija, ki jo je ustvaril švedski astronom Bertil Lindblad (1895-1965), postulira, da zadeva doživlja razlike v koncentraciji, ki se lahko podobno kot zvok širijo v galaktičnem okolju.

Na ta način se ustvarijo območja z večjo koncentracijo, kot so spirale in druga z manj, kar bi bili prostori med njimi. Toda ta območja imajo omejeno trajanje, zato se lahko roke premikajo, čeprav njihova oblika sčasoma traja.

To pojasnjuje, zakaj so spirale zelo aktivne regije v smislu zvezdne proizvodnje. Tam sta plin in prah bolj koncentrirana, zato gravitacija posega tako, da se zadeva združi in tvori protostarke, kar bo povzročilo mlade in množične zvezde.

Druga teorija, ki poskuša razložiti spirale, je tista o samorazmnoževanju. Znano je, da so ogromne modre zvezde v spiralnih krakih kratkotrajne glede na hladnejše, rdeče zvezde v jedru.

Prvi ponavadi končajo življenje v velikanskih eksplozijah supernove, material pa je mogoče reciklirati v nove zvezde na istem mestu kot prejšnje: spiralne roke.

To bi razložilo obstojnost orožja, ne pa tudi izvora le-teh. Zato astronomi verjamejo, da so posledica kombinacije dejavnikov: enakega diferencialnega vrtenja, obstoja valov gostote, samorazmnoževanja zvezd in medsebojnih vplivov z drugimi galaksijami.

Vse te okoliščine povzročajo različne vrste spiralnih ročic: tanke in jasno razmejene ali debele in slabo definirane.

Razlike z eliptičnimi galaksijami

Najbolj očitna razlika je v tem, da so zvezde v eliptičnih galaksijah enakomerneje razporejene kot v spiralah. V njih so videti zgoščeni v rdečkastem disku in raztreseni po spiralnih krakih, modrikaste barve, medtem ko je porazdelitev v eliptičnih galaksijah ovalna.

Druga značilnost je prisotnost ali odsotnost medzvezdnega plina in prahu. V eliptičnih galaksijah se je večina snovi že zdavnaj spremenila v zvezde, zato imajo malo plina in prahu.

Spiralne galaksije imajo območja, kjer sta plin in prah, ki sprožata nove zvezde, obilna.

Naslednja opazna razlika je vrsta zvezd. Astronomi ločijo dve zvezdni populaciji: populacijo I mlade in populacijo II, starejše zvezde. Eliptične galaksije vsebujejo zvezde II populacije in nekaj elementov, težjih od helija.

V nasprotju s tem spiralne galaksije vsebujejo populaciji I in II. V disku in rokah prevladuje populacija, ki sem jo mlajši in z visoko kovinostjo. To pomeni, da vsebujejo težke elemente, ostanke zvezd, ki so že izginile, medtem ko so v halu najstarejše zvezde.

Zaradi tega se zvezde še naprej oblikujejo v spiralnih galaksijah, medtem ko v eliptičnih galaksijah ne. In to, da so eliptične galaksije verjetno posledica trkov med spiralnimi in nepravilnimi galaksijami, med katerimi večina kozmičnega prahu izgine in z njim možnost nastanka novih zvezd.

Ti trki med galaksijami so pogosti dogodki, v resnici se verjame, da je Mlečna pot v trčenju z majhnimi satelitskimi galaksijami: eliptična pritlikava galaksija Strelec SagDEG in pritlikava galaksija Canis Major.

Primerjalna tabela

Razlike med eliptičnimi in spiralnimi galaksijami. Vir: Fanny Zapata.

Primeri spiralnih galaksij

Spiralne galaksije obilujejo vesolje. Če jih gledamo z Zemlje, so predmeti izredne lepote zaradi različnih oblik. V ozvezdju Eridano je na primer pet spiralnih galaksij različnih vrst, vključno s tremi zaporednimi. Eden od njih je NGC 1300, prikazan spodaj.

Slika 3. Zaprta spiralna galaksija NGC 1300 v Erídanu. Kevin Gill iz Los Angelesa, Kalifornija, Združene države Amerike

Mlečna pot

To je galaksija, ki nahaja Osončje v enem od svojih spiralnih krakov. Vsebuje med 100 in 400 milijardami zvezd s predvideno velikostjo med 150 - 200 tisoč svetlobnimi leti. Je del tako imenovane Lokalne skupine galaksij, skupaj z Andromedo in približno 50 drugimi galaksijami, skoraj vse pritlikavke.

Andromeda

Znan tudi pod imenom M31, nahaja se v ozvezdju Andromeda, blizu je Kasiopeje s svojo prepoznavno obliko W. Lahko ga vidimo s prostim očesom ali z dobrim daljnogledom ob jasnih nočnih mesecih.

Čeprav se je že pojavila v zapisih starodavnih arabskih astronomov, po zaslugi opazovanja Edwina Hubbleja ni bilo znano, da je bila galaksija do začetka 20. stoletja.

Slika 4. Galaksija Andromeda. Vir: Pixabay.

Oddaljeno je približno 2,5 milijona svetlobnih let in je velikost Mlečne poti, čeprav naj bi bilo nekoliko bolj množično. Vendar nedavne ocene kažejo, da je njegova masa primerljiva z maso naše lastne galaksije.

Andromeda se nam približuje z veliko hitrostjo, zato je pričakovati, da bo čez približno 4,5 milijarde let trčil v Mlečno pot, kar bo povzročilo velikansko eliptično galaksijo.

Galaxy Whirlpool

V katalogu Messier se pojavlja kot predmet M51, odkril pa ga je sam Charles Messier leta 1773. Najdemo ga v ozvezdju Canes Venatici na borealnem nebu, blizu Bootesa in Lea, od koder ga je mogoče videti z daljnogledi.

Ta veličastni astronomski objekt ima značilno obliko spiralne galaksije in je na ocenjeni razdalji med 16 in 27 milijoni svetlobnih let. Ima spremljevalno galaksijo, ki je jasno vidna na posnetkih teleskopa: galaksijo NGC 5195.

Slika 5. Galaksija Whirlpool in njegova satelitska galaksija. Vir: Wikimedia Commons. NASA, ESA, S. Beckwith (STScI) in Hubble Heritage Team STScI / AURA)

Reference

1. Carroll, B. Uvod v sodobno astrofiziko. 2. Izdaja. Pearson.
2. Heras, A. Uvod Astronomija in astrofizika. Pridobljeno: antonioheras.com.
3. Oster, L. 1984. Moderna astronomija. Uredništvo Reverté.
4. Wikipedija. Oblikovanje in evolucija galaksij. Pridobljeno: es.wikipedia.org.
5. Wikipedija. Spiralne galaksije. Pridobljeno: en.wikipedia.org.