GALAXY: EGENSKABER, KOMPONENTER, TYPER, DANNELSE - ARTE - 2025

En galakse er en konglomeration af astronomiske genstande og stof, såsom gas- og støvskyer, milliarder af stjerner, tåge, planeter, asteroider, kometer, sorte huller og endda meget mørkt stof, alt sammen struktureret takket være tyngdekraften.

Vores solsystem er del af en stor spiral galakse kaldet Mælkevejen. Dette navn afledt af græsk kan oversættes som "mælkevej" på grund af dets lighed med et svagt belyst bånd, der krydser himmelkuglen.

Figur 1. Den smukke linseformede galakse kendt som Sombrero Galaxy M104 i stjernebilledet Jomfruen, 29,35 millioner lysår væk, set med Hubble-teleskopet. Kilde: Wikimedia Commons.

På klare sommeraftener kan det observeres meget godt mellem stjernebillederne Skorpionen og Skytten, da i den retning er kernen, og hvor stjernetætheden er meget højere.

Historie om opdagelsen af ​​galakser

Den store græske tænker og matematiker Democritus fra Abdera (460-370 f.Kr.) var den første, der antydede - på hans tid var der ingen teleskoper - at Mælkevejen faktisk var sammensat af tusinder af stjerner så langt fra hinanden, at man ikke kunne skelnes. Andet.

Det tog et stykke tid, før Galileo (1564-1642) var enig med ham, da han ved at pege på hans teleskop fandt, at der var flere stjerner på himlen, end han kunne tælle.

Galileo Galilei - Kilde: Domenico Tintoretto

Det var den tyske filosof Immanuel Kant (1724-1804), der spekulerede i, at Mælkevejen var sammensat af så mange tusinder af solsystemer, og at helheden havde en elliptisk form og roterede rytmisk omkring et centrum.

Desuden foreslog han også, at andre sæt stjerner og planeter eksisterede, såsom Mælkevejen, og kaldte dem ø-universer. Disse øuniverser ville være synlige fra Jorden som små, svage pletter med lys.

20 år senere, i 1774, dukkede Messier-kataloget op, en samling af 103 objekter med dybe rum, der er synlige til dato og er lavet af den franske astronom Charles Messier (1730-1817).

Blandt disse var nogle kandidater til ø-universer, der blot blev kendt som tåge. M31-tågen var en af ​​dem, der i dag blev kendt som den nærliggende galakse Andromeda.

William Herschel (1738-1822) ville udvide listen over dybe rumgenstande til 2.500 og beskrev først formen på Mælkevejen. Imidlertid havde videnskabsmænd endnu ikke indset, at visse nebler som M31 i sig selv var enorme konglomerater af stjerner svarende til Mælkevejen.

Et teleskop med tilstrækkelig opløsning var nødvendigt, og det kunne købes i 1904, da det enorme teleskop ved Mount Wilson-observatoriet i Californien blev bygget med et spejl på 100 tommer i diameter. Først på det tidspunkt blev universets størrelse tydelig, fordi den allerede enorme Mælkevej kun er en galakse blandt utallige konglomerater af dem.

I 1924 lykkedes det Edwin Hubble (1889-1953) at måle afstanden til en af ​​disse spiralnebler, idet han observerede de Cepheid-lignende stjerner i objektet M31, den mest bemærkelsesværdige spiralformede tåge kaldet Andromeda.

Cepheider er stjerner, der med jævne mellemrum ændrer deres lysstyrke, og dette er proportional med perioden. De lysere har længere perioder.

På det tidspunkt havde Harold Shapley (1885-1972) estimeret størrelsen på Mælkevejen, men den var så stor, at han var overbevist om, at Andromeda-tågen befandt sig i det indre af Mælkevejen.

Imidlertid bestemte Hubble, at afstanden til Andromeda Cepheids var meget større end størrelsen på Mælkevejen og derfor ikke kunne findes inden for den. Andromeda var ligesom Mælkevejen en galakse i sig selv, selvom den i lang tid forblev kaldt en "ekstragalaktisk tåge."

Generelle karakteristika

Galakser har form, og som vi vil se senere, kan de klassificeres efter dette kriterium. De indeholder også masse, og de er slet ikke statiske enheder, da de har bevægelse.

Der er kæmpe og meget lyse galakser, såsom Mælkevejen og Andromeda, og også galakser, der kaldes "dværge", op til tusind gange mindre lyse. For at blive fortrolig med størrelserne er det nyttigt at kende nogle måleenheder, der bruges i astronomi. Først har vi lysåret.

Lysåret er en afstandsenhed, der er lig med den afstand, lyset kører i et år. Da lysets hastighed er 300.000 km / s, ganget med antallet af sekunder på 365 dage, er resultatet cirka 9 og en halv milliard kilometer.

Til sammenligning er afstanden fra solen til jorden 8,5 lysminutter, ca. 150 millioner kilometer, hvilket er omtrent svarende til en AU eller en astronomisk enhed, der er nyttig i målinger inden for solsystemet. Den næste nærmeste stjerne til Solen er Proxima Centauri ved 4,2 lysår.

AU giver anledning til en anden meget brugt enhed: parsec eller parallax af en bue sekund. At et punkt er i en parsec-afstand, betyder, at dens parallax er lig med 1 bue sekund mellem Jorden og Solen. Følgende figur tydeliggør det:

Figur 2. Skema til at definere parsec. Kilde: Wikimedia Commons. Kes47 (?).

Størrelse, bevægelse og kemisk sammensætning

Størrelserne på galakser er ekstremt varierede, fra så små, at de næppe har tusind stjerner til de gigantiske elliptiske galakser, som vi vil tale om i detaljer senere.

Således har vi vores Mælkevej ca. 100.000 lysår i diameter, og er en stor galakse, men ikke den største. NGC 6872 er på 520.000 lysår på tværs af, cirka 5 gange diameteren på Mælkevejen, og er den største spiralgalakse, der er kendt til dato.

Galakserne er ikke statiske. Generelt har stjerner og skyer af gas og støv rotationsbevægelser rundt om midten, men ikke alle dele af en galakse roterer med samme hastighed. Stjernerne i midten roterer hurtigere end de ydre, i det, der kaldes differentiel rotation.

Med hensyn til kemisk sammensætning er de mest almindelige elementer i universet brint og helium. Inde i stjernerne, som en nukleær fusionsreaktor, dannes de tungeste elementer, som vi kender, gennem det periodiske system.

Galaxiernes farve og lysstyrke ændrer sig over tid. Yngre galakser er blåere og lysere end ældre.

Ellipseformede galakser har tendens til at være røde med adskillige ældre stjerner, mens uregelmæssige er de mest blå. I spiralformede galakser koncentreres blå mod midten og rød mod udkanten.

Komponenter i galakser

Når man observerer en galakse, kan strukturer som følgende identificeres, som er til stede i Mælkevejen, som er blevet taget som en model, fordi den er den bedst studerede:

Diskotek og glorie

De to grundlæggende strukturer i vores galakse er disken og glorie. Disken er i det midterste plan, der er defineret af galaksen, og indeholder en stor mængde interstellar gas, der giver anledning til nye stjerner. Det indeholder også gamle stjerner og åbne klynger - en dårligt struktureret gruppe af stjerner.

Det skal bemærkes, at ikke alle galakser har den samme stjernedannelsesfrekvens. Elliptiske galakser menes at have en meget lavere hastighed i modsætning til spiraler.

Solen er placeret i den galaktiske disk på Mælkevejen, i symmetriplanet og ligesom alle stjerner på disken, kredser den galaksen efter en sti, der er tilnærmelsesvis cirkulær og vinkelret på den galaktiske rotationsakse. Det tager omkring 250 millioner år at gennemføre en bane.

Haloen dækker galaksen med et mindre tæt kuglevolumen, da det er et område med meget mindre støv og gas. Det indeholder kugleformede klynger, stjerner grupperet efter tyngdekraften og meget ældre end disken, individuelle stjerner og også den såkaldte mørke stof.

Mørk stof er en type stof, hvis natur er ukendt. Det skylder sit navn på det faktum, at det ikke udsender elektromagnetisk stråling, og dens eksistens er blevet foreslået for at forklare det faktum, at stjerner udenfor bevæger sig hurtigere end forventet.

Den hastighed, hvormed en stjerne bevæger sig i forhold til midten af ​​galaksen, afhænger af, hvordan sagen er fordelt, da det er gravitationsattraktionen på grund af det, at en stjerne forbliver i kredsløb. Hurtigere hastighed betyder, at der er mere stof, der ikke kan ses: mørk stof.

Pæren, den galaktiske kerne og bjælken

Bortset fra disken og glorie er der i galaksen bule, den centrale bule eller den galaktiske kerne, hvor der er en større massetæthed af stjerner, og derfor er de meget lysende.

Dens form er omtrent sfærisk - selvom Mælkevejen ligner en jordnødde- og i midten er kernen, der består af et sort hul, en kendsgerning, der synes at være almindelig i mange galakser, især i spiralene.

Objekter, der er i nærheden af ​​kernen, roterer som sagt meget hurtigere end dem, der er længere væk. Der er hastigheden proportional med afstanden til centrum.

Nogle spiralgalakser som vores har en bar, en struktur, der løber gennem midten, og hvorfra spiralarme kommer frem. Der er mere spærrede end uhindrede spiralgalakser.

Det antages, at stængerne tillader transport af stof fra enderne til pæren og fortykner det ved at fremme dannelsen af ​​stjerner i kernen.

Figur 3. Komponenter på Mælkevejen. Solen er i en af ​​armene og har en roterende bevægelse omkring midten af ​​galaksen såvel som en lodret bevægelse. Kilde: Wikimedia Commons.

Typer af galakser

Den første ting, der værdsættes, når man observerer galakser gennem teleskopet, er deres form. Den store Andromeda-galakse er for eksempel spiralformet, mens dens ledsager NGC 147 er elliptisk.

Galakseklassificeringssystemet er baseret på den form, de har, og den mest anvendte i dag er Hubble-indstillingsgaffel eller -sekvens, skabt omkring 1926 af Edwin Hubble, og senere modificeret af ham selv og andre astronomer, efterhånden som ny information dukkede op.

Hubble designet skemaet i troen på, at det repræsenterede en slags galakseudvikling, men i dag vides det, at dette ikke er tilfældet. Brev bruges i sekvensen til at betegne galakser: E til elliptiske galakser, S til spiralgalakser, og Irr til uregelmæssigt formede.

Figur 4. Hubble-indstillingsgaffel. Kilde: Wikimedia Commons.

Elliptiske galakser

Til venstre på halsen på indstillingsgaffelen er de elliptiske galakser repræsenteret ved bogstavet E. Stjernerne, der udgør dem, er fordelt på en mere eller mindre ensartet måde.

Det tal, der ledsager brevet, angiver, hvor elliptisk galaksen er -elipticitet - startende med E0, som er den mest sfæriske, til E7, som er den mest fladede. Der er ikke observeret galakser med ellipticitet større end 7. Betegner denne parameter som є:

Є = 1 - (β / ɑ)

Med α og β som henholdsvis de tilsyneladende hoved- og mindre halvakser af ellipsen. Denne information er imidlertid relativ, fordi vi kun har udsigten fra Jorden. For eksempel er det ikke muligt at vide, om en galakse vist på kanten er elliptisk, linseformet eller spiral.

Kæmpe elliptiske galakser er blandt de største objekter i universet. De er de nemmeste at observere, selvom meget mindre versioner, kaldet dværg elliptiske galakser, er meget mere rigelige.

Figur 5. Elliptisk galakse NGC 1316 i stjernebilledet Fornax, der smelter sammen med en anden mindre galakse. Kilde: Billedkredit: NASA / JPL-Caltech / CTIO.

Linseformede og spiral galakser

Linseformede galakser er skiveformede uden spiralarme, men de kan spærres. Deres nomenklatur er S0 eller SB0, og de er lige ved figuren. Afhængig af mængden af ​​støv (høje absorptionszoner) på din disk, er de opdelt i S01, SB01 til S03 og SB03.

S-galakserne er selve spiralgalakserne, mens SB er de spærrede spiralgalakser, da spiralerne ser ud til at rage ud fra en bjælke gennem den centrale bule. Langt de fleste galakser har denne form.

Begge klasser af galakser adskilles igen af ​​graden af ​​lethed af spiralarme og er markeret med små bogstaver. Disse bestemmes ved at sammenligne størrelsen på den største bule i med længden af ​​disken: L bulge / L disk.

Figur 6. Den smukke spiralgalakse af Andromeda i stjernebilledet Cassiopea. Kilde: Wikimedia Commons-billede fra NASA).

For eksempel, hvis denne kvotient er ≈ 0,3, betegnes galakserne som Sa, hvis det er enkel spiral, eller SBa, hvis det er spærret. I disse ser spiralerne ud til at være strammere, og koncentrationen af ​​stjerner i armene er mere hård.

Når sekvensen fortsætter til højre, ser spiralerne løsere. Bulge / disk-forholdet for disse galakser er: L bulge / L-disk ≈ 0,05.

Hvis en galakse har mellemliggende egenskaber, kan der tilføjes op til to små bogstaver. For eksempel er Mælkevejen af ​​nogle klassificeret som SBbc.

Uregelmæssige galakser

Dette er galakser, hvis form ikke svarer til nogen af ​​de ovenfor beskrevne mønstre.

Hubble selv delte dem i to grupper: Irr I og Irr II, hvor førstnævnte kun er lidt mere organiseret end sidstnævnte, fordi de har noget der minder om formen på spiralarme.

Irr II-galakser er, kunne vi sige, amorf og uden genkendelig indre struktur. Både Irr I og Irr II er typisk mindre end elliptiske galakser eller majestætiske spiralgalakser. Nogle forfattere foretrækker at henvise til dem som dværggalakser. Blandt de bedst kendte uregelmæssige galakser er de nærliggende magellanske skyer klassificeret som Irr I.

Figur 7. Uregelmæssig galakse NGC 5408, opdaget i stjernebilledet Centaurus af John Herschel i 1834. Først blev det antaget at det var en planetarisk tåge. Kilde: Wikimedia Commons.

Efter offentliggørelsen af ​​Hubble-sekvensen foreslog den franske astronom Gerard de Vaucouleurs (1918-1995) at fjerne Irr I og Irr II nomenklaturen og kalde Irr I, som har nogle spiralarme, som Sd - SBd galakser, Sm - SBm eller Im ("m" er til magellansk galakse).

Endelig kaldes galakser, hvis form virkelig er uregelmæssig og uden spor af spiraler, simpelthen Go. Med dette har den moderne klassificering forblevet sådan:

Hvordan dannes galakser?

Galaxy dannelse er genstand for aktiv diskussion i dag. Kosmologer mener, at det tidlige univers var ret mørkt, fyldt med skyer af gas og mørkt stof. Dette skyldes teorien om, at de første stjerner dannede sig inden for et par hundrede millioner år efter Big Bang.

Når den stjernemæssige produktionsmekanisme er på plads, viser det sig at have op- og nedture i hastigheden. Og da stjerner er det, der udgør galakser, er der forskellige mekanismer, der fører til dannelsen af ​​galakser.

Tyngdekraftsattraktion er den oprindelige kraft, der sætter gang i dannelsen af ​​kosmiske objekter. En lille ophobning af stof på et tidspunkt tiltrækker mere stof, og det begynder at ophobes.

Mælkevejen antages at have startet på denne måde: små ansamlinger af stof, som til sidst gav anledning til glødeklyngene, blandt hvilke er de ældste stjerner i galaksen.

Rotationen er iboende i akkumuleringen af ​​masse, der fulgte efter denne indledende periode med stjernedannelse. Og med rotationen skabes det vinkelmoment, hvis bevaring frembragte sammenbruddet af den sfæriske masse, der omdannede den til en flad disk.

Galakser kan stige i størrelse ved at fusionere med andre mindre galakser. Dette antages at være tilfældet i dag med Mælkevejen og dens mindre naboer, de magellanske skyer.

En anden fusion, der forventes i den meget fjerne fremtid, er kollisionen med Andromeda, som i modsætning til de fleste galakser lukker for os. Andromeda er i øjeblikket 2,2 millioner lysår væk.

Hvor mange galakser er der i universet?

Selvom det meste af rummet er tomt, er der millioner af galakser, måske 100 billioner af dem, efter nogle skøn. Andre estimerer 2 billioner galakser. Det meste af universet forbliver uudforsket, og der er ikke noget nøjagtigt svar på dette spørgsmål.

På bare 12 dage fandt Hubble-rumteleskopet 10.000 galakser af de mest varierede former. Det faktiske samlede antal galakser i universet er ukendt. Når man observerer med et teleskop er det nødvendigt at understrege, at man går længere, ikke kun i afstand, men også i tide.

Det sollys, vi ser, har taget 8,5 minutter at nå os. Visningen af ​​Andromeda, som vi observerer med kikkert, er den for 2,2 millioner år siden. Det er derfor, hvad vi ser fra Jorden er inden for området af det observerbare univers. For nu er der ingen måde at se, hvad der ligger ud over.

En måde at estimere, hvor mange galakser der er i det observerbare univers, er gennem ekstremt dybe feltbilleder fra Hubble eller XDF, som repræsenterer et lille område af himmelkuglen.

I et sådant skud blev 5500 galakser fundet 13,2 milliarder lysår væk. Ved at multiplicere denne værdi med mængden af ​​XDF for hele himmelkuglen estimerede de de nævnte 100.000 millioner galakser.

Alt tyder på, at der i tidligere tider var flere galakser, end der er nu, men mindre, blå og mere uregelmæssige i form end de elegante spiralgalakser, vi ser i dag.

Eksempler på galakser

På trods af deres enorme størrelse er galakser ikke ensomme, men snarere grupperet i hierarkiske strukturer.

Mælkevejen hører til den såkaldte lokale gruppe, hvor alle medlemmer - ca. 54 - er i en afstand, der ikke er større end 1 megaparsec. Derefter falder galaksenes densitet, indtil en anden klynge svarende til den lokale gruppe vises.

Blandt den enorme række fundne galakser er det værd at fremhæve nogle overraskende eksempler på deres særheder:

Kæmpe elliptiske galakser

De hidtil største fundne galakser er i centrum af galakse klynger. Det er enorme elliptiske galakser, hvis tyngdekraft trækker andre galakser og opsperrer dem. I disse galakser er stjernedannelseshastigheden meget lav, så for at fortsætte med at vokse fælder de andre.

Aktive galakser

Aktive galakser udsender i modsætning til de mere normale og rolige dem som Mælkevejen frekvenser med meget høj energi, meget højere end dem, der udsendes af stjernekerner, der er almindelige i enhver galakse.

Disse højenergifrekvenser, hvis effekt svarer til milliarder af solskin, kommer ud af kernerne af objekter som kvasarer, opdaget i 1963. Overraskende nok er en kvasar, en af ​​de lyseste objekter i universet, i stand til at opretholde denne hastighed i millioner af år.

Seyfert-galakserne er et andet eksempel på aktive galakser. Indtil videre er flere hundrede af dem blevet opdaget. Dens kerne udsender stærkt ioniseret stråling, variabel i tiden.

Figur 8. Seyfert M 106-galaksen Kilde: Wikimedia Commons. Røntgenbillede: NASA / CXC / Univ. af Maryland / AS Wilson et al.; Optisk: Pal.Obs. DSS; IR: NASA / JPL-Caltech; VLA: NRAO / AUI / NSF

Det antages, at i nærheden af ​​centrum løber en enorm mængde gasformigt materiale mod det centrale sorte hul. Massetab frigiver strålingsenergi i røntgenspektret.

Radiogalakser er elliptiske galakser, der udsender store mængder radiofrekvenser, ti tusind gange mere end almindelige galakser. I disse galakser er der kilder - radiolober - forbundet med filamenter af stof til den galaktiske kerne, der udsender elektroner i nærvær af et intensivt magnetfelt.

Referencer

1. Carroll, B. En introduktion til moderne astrofysik. 2nd. Edition. Pearson. 874-1037.
2. Galaxy. Gendannet fra: es.wikipedia.org
3. Hvordan det virker. 2016. Book of Space. 8.. Ed. Imagine Publishing Ltd. 134-150.
4. Galakserne. Gendannes fra: astrofisica.cl/astronomiaparatodos.
5. Oster, L. 1984. Moderne astronomi. Redaktionel Reverté. 315-394.
6. Pasachoff, J. 1992. Stjerner og planeter. Peterson feltguider. 148-154.
7. Quora. Hvor mange galakser er der? Gendannes fra: es.quora.com.
8. En lineal til at måle universet. Gendannes fra: henrietta.iaa.es
9. Hvad er en galakse? Hentet fra: spaceplace.nasa.gov.