Charakteristické spirální galaxie, formace a typy

2446
Robert Johnston

A spirální galaxie Je to monumentální skupina hvězd ve tvaru disku se spirálovými rameny, připomínající tvar větrníku. Tvar paží se velmi liší, ale obecně se zřetelně odlišuje kondenzovaný střed obklopený diskem, ze kterého vyrůstají spirály. 

Téměř 60% galaxií, které jsou v současné době známy, jsou spirály s následujícími charakteristickými strukturami: centrální boule nebo galaktická boule, disk, spirální ramena a halo.

Obrázek 1. Galaxie Větrník v souhvězdí Velké medvědice vzdálené 21 milionů světelných let od Země. Zdroj: Wikimedia Commons. ESA / Hubble [CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0)].

Jedná se o galaxie mimořádné krásy, které mohou být umístěny v souhvězdí jako Eridano. Všechny z nich byly zakódovány díky práci astronoma Edwina Hubbla (1889-1953).

Rejstřík článků

  • 1 Charakteristiky spirálních galaxií
  • 2 typy spirálních galaxií
    • 2.1 Teorie o původu spirál
    • 2.2 Vlny hustoty a samovolné šíření hvězd
  • 3 Rozdíly s eliptickými galaxiemi
    • 3.1 Srovnávací tabulka
  • 4 Příklady spirálních galaxií
    • 4.1 Mléčná dráha
    • 4.2 Andromeda
    • 4.3 Galaxy Whirlpool
  • 5 Reference

Charakteristiky spirálních galaxií

Dvě třetiny spirálních galaxií mají střední čáru, která tvoří podtyp s názvem spirální galaxie s příčkou, odlišit je od jednoduchých spirálních galaxií. Mají jen dvě spirály vycházející z tyče a vinuté stejným směrem. Naše Mléčná dráha je příkladem spirální galaxie s příčkou, i když ji z naší polohy nemůžeme pozorovat.

Centrální boule je načervenalé barvy, kvůli přítomnosti starších hvězd. V samotném jádře je málo plynu a uprostřed se obvykle nachází černá díra. 

Disk je ze své strany namodralý a bohatý na plyn a prach, s přítomností mladých a žhavějších hvězd, které obíhají téměř po kruhových drahách kolem galaktického jádra, ale pomaleji než u jádra..

Pokud jde o spirály, přicházejí ve velké rozmanitosti, od těch, které se pevně obtočí kolem středního vyboulení nebo na něm otevřenější paže. Vynikají díky velkému počtu horkých, modrých, mladých hvězd, které obsahují.

Existuje několik teorií o jejich vzniku, o kterých si povíme později.

Konečně existuje sférická halo obklopující celý disk chudé na plyn a prach, ve kterém jsou nejstarší hvězdy seskupeny do kulových hvězdných hvězdokup, obrovských hvězdokup s tisíci a dokonce miliony hvězd, které se pohybují vysokou rychlostí..

Typy spirálních galaxií

Ke klasifikaci galaxií podle jejich morfologie (vzhledu při pohledu ze Země) se používá ladička vytvořená Edwinem Hubbleem v roce 1936. Tato klasifikace byla později upravena jinými astronomy přidáním podtypů a čísel k původní notaci..

Hubbleovým písmem byly galaxie kódovány tímto způsobem: E pro eliptické galaxie, SO pro čočkovité galaxie a S pro spirály.. 

Později byly přidány další dvě kategorie, aby zahrnovaly spirální galaxie s příčkou SB a galaxie, jejichž tvar nenásleduje vzor a jsou nepravidelné: Irr. Asi 90% všech pozorovaných galaxií je eliptických nebo spirálních. Pouze 10% je v kategorii Irr.

Obrázek 2. Schéma ladění vidlic galaxií. Zdroj: Wikimedia Commons. Původní nahrávač byl Cosmo0 na anglické Wikipedii. (Původní text: Není uveden) [Public domain].

Hubble věřil, že galaxie začínají svůj život jako sférické struktury typu E0, poté vyvinuly zbraně a staly se spirálními galaxiemi, které by nakonec byly nepravidelné.

Ukázalo se však, že tomu tak není. Eliptické galaxie mají mnohem pomalejší rotační pohyb, který nepovede k jejich zploštění a generování spirál..

Na ramenou Hubbleovy ladičky jsou spirální galaxie: S pro normální spirály a SB pro spirály s příčkou. Malá písmena označují podtypy: „a“ označuje, že cívky jsou těsně uzavřeny kolem jádra, zatímco „c“ se používá, jsou-li volnější. Podle toho se také zvyšuje podíl plynu.

Mléčná dráha je typu SBb, se Sluncem v jednom ze spirálních ramen: rameno Orionu, tak pojmenované, protože také obsahuje hvězdy tohoto souhvězdí, jednoho z nejpozoruhodnějších pozorovaných ze Země..

Teorie o původu spirál

Původ spirálních ramen dosud není s jistotou znám, existuje však několik teorií, které se je pokoušejí vysvětlit. Za prvé astronomové brzy zjistili, že různé struktury ve spirální galaxii rotují různými rychlostmi. Toto je známé jako diferenciální rotace a je to charakteristika tohoto typu galaxie. 

Vnitřek disku spirálních galaxií se otáčí mnohem rychleji než vnějšek, zatímco halo se neotáčí. Z tohoto důvodu se na začátku věřilo, že to byla příčina vzniku spirál, a nejen to, je to také důkaz existence temné hmoty.

Pokud by tomu tak však bylo, spirály by byly krátkodobé (samozřejmě z astronomického hlediska), protože by se nakonec omotaly kolem sebe a zmizely by.

Vlny hustoty a samovolné šíření hvězd

Přijatelnější teorií vysvětlující existenci spirál je teorie hustotních vln. Tato teorie, kterou vytvořil švédský astronom Bertil Lindblad (1895-1965), předpokládá, že hmota prožívá variace v její koncentraci, které se stejně jako zvuk mohou šířit v galaktickém prostředí.

Tímto způsobem se vytvářejí oblasti s větší koncentrací, například spirály a jiné s menší koncentrací, což by byly mezery mezi nimi. Ale tyto oblasti mají omezenou dobu trvání, takže paže se mohou pohybovat, i když jejich tvar v průběhu času přetrvává..

To vysvětluje, proč jsou spirály velmi aktivní oblasti, pokud jde o hvězdnou produkci. Tam jsou plyn a prach koncentrovanější, takže gravitace zasahuje, takže se hmota shlukuje a tvoří protohvězdy, z nichž vzniknou mladé a hmotné hvězdy..

Druhou teorií, která se snaží vysvětlit spirály, je teorie sebepropagace. Je známo, že masivní modré hvězdy ve spirálních ramenech mají krátkodobý vztah k chladnějším a červenějším hvězdám v jádru..

První z nich obvykle končí svůj život gigantickými výbuchy supernov, ale materiál lze recyklovat do nových hvězd na stejném místě jako ty předchozí: spirální ramena..

To by vysvětlovalo přetrvávání paží, ale ne jejich původ. Z tohoto důvodu astronomové spíše věří, že jsou způsobeni kombinací faktorů: stejné diferenciální rotace, existence vln hustoty, samovolného šíření hvězd a interakcí s jinými galaxiemi..

Všechny tyto okolnosti společně vedou k vzniku různých typů spirálových ramen: tenkých a jasně vymezených nebo silných a špatně definovaných.

Rozdíly s eliptickými galaxiemi

Nejviditelnějším rozdílem je, že hvězdy v eliptických galaxiích jsou distribuovány rovnoměrněji než ve spirálách. V nich se jeví koncentrované v načervenalém disku a rozptýlené ve spirálních ramenech, namodralé barvy, na druhé straně je distribuce v eliptických galaxiích oválná.

Dalším charakteristickým rysem je přítomnost nebo nepřítomnost mezihvězdného plynu a prachu. V eliptických galaxiích se většina hmoty proměnila v hvězdy už dávno, takže mají málo plynu a prachu.. 

Spirálové galaxie mají oblasti, kde je hojný plyn a prach, z nichž vznikají nové hvězdy.

Dalším významným rozdílem je typ hvězd. Astronomové rozlišují dvě hvězdné populace: populace I mladá a populace II, starší hvězdy. Eliptické galaxie obsahují hvězdy populace II a několik prvků těžších než hélium.

Naproti tomu spirální galaxie obsahují populace I a II. V disku a pažích převládá populace I, mladší as vysokou metalicitou. To znamená, že obsahují těžké prvky, zbytky hvězd, které již zmizely, zatímco ve svatozáře jsou nejstarší hvězdy..

Z tohoto důvodu se ve spirálních galaxiích nadále tvoří hvězdy, zatímco v eliptických galaxiích nedochází. A je to tak, že eliptické galaxie jsou pravděpodobně výsledkem srážek mezi spirálními a nepravidelnými galaxiemi, během nichž mizí většina kosmického prachu as ním i možnost vytváření nových hvězd..

Tyto srážky mezi galaxiemi jsou častými událostmi, ve skutečnosti se má za to, že Mléčná dráha je v kolizi s malými satelitními galaxiemi: eliptická trpasličí galaxie SagDEG a trpasličí galaxie Canis Major..

Srovnávací tabulka

Rozdíly mezi eliptickými a spirálními galaxiemi. Zdroj: Fanny Zapata.

Příklady spirálních galaxií

Spirálních galaxií je ve vesmíru mnoho. Při pohledu ze Země jsou díky svým různým formám předmětem mimořádné krásy. Například v souhvězdí Eridano je pět spirálních galaxií různých typů, včetně tří příček. Jedním z nich je NGC 1300, zobrazený níže.

Obrázek 3. Spirální galaxie s příčkou NGC 1300 v Erídanu. Kevin Gill z Los Angeles, CA, Spojené státy [CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)]

Mléčná dráha

Je to galaxie, ve které sídlí sluneční soustava v jednom ze svých spirálních ramen. Obsahuje 100 až 400 miliard hvězd s odhadovanou velikostí 150 - 200 tisíc světelných let. Je součástí takzvané Místní skupiny galaxií, spolu s Andromedou a asi 50 dalšími galaxiemi, téměř všemi trpaslíky.

Andromeda

Také známý jako M31, je umístěn v souhvězdí Andromeda, v blízkosti Cassiopeie s rozpoznatelným tvarem W. Lze jej vidět pouhým okem nebo dobrým dalekohledem za jasných nocí bez měsíce.. 

Ačkoli se to již objevilo v záznamech staroarabských astronomů, nebylo až do začátku 20. století známo, že to byla galaxie, a to díky pozorování Edwina Hubbla..

Obrázek 4. Galaxie Andromeda. Zdroj: Pixabay.

Je to asi 2,5 milionu světelných let daleko a je o velikosti Mléčné dráhy, i když se předpokládá, že je o něco hmotnější. Nedávné odhady však naznačují, že jeho hmotnost je srovnatelná s hmotností naší vlastní galaxie..

Andromeda se k nám blíží velkou rychlostí, takže se očekává, že za asi 4,5 miliardy let se srazí s Mléčnou dráhou, což povede ke vzniku gigantické eliptické galaxie..

Galaxy Whirlpool

V Messierově katalogu se objevuje jako objekt M51 a byl objeven samotným Charlesem Messierem v roce 1773. Nachází se v souhvězdí Canes Venatici na boreální obloze poblíž Bootes a Lea, odkud jej lze vidět dalekohledem..

Tento majestátní astronomický objekt má typický tvar spirální galaxie a nachází se v odhadované vzdálenosti mezi 16 a 27 miliony světelných let. Má doprovodnou galaxii jasně viditelnou na snímcích dalekohledu: galaxii NGC 5195.

Obrázek 5. Vířivá galaxie a její satelitní galaxie. Zdroj: Wikimedia Commons. NASA, ESA, S. Beckwith (STScI) a The Hubble Heritage Team STScI / AURA) [CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)]

Reference

  1. Carroll, B.Úvod do moderní astrofyziky. 2. místo Edice. Pearson. 
  2. Heras, A. Úvod do astronomie a astrofyziky. Obnoveno z: antonioheras.com.
  3. Oster, L. 1984. Moderní astronomie. Redakční reverté.
  4. Wikipedia. Vznik a vývoj galaxií. Obnoveno z: es.wikipedia.org.
  5. Wikipedia. Spirální galaxie. Obnoveno z: en.wikipedia.org.

Zatím žádné komentáře