SPIRALGALAKSER: EGENSKABER OG TYPER - ARTE - 2025

En spiralgalakse er en monumental klynge af skiveformede stjerner med spiralarme, der ligner formen af ​​et pinhjul. Formen på armene varierer meget, men generelt kendetegnes et kondenseret centrum tydeligt, omgivet af en skive, hvorfra spiralerne spirer.

Næsten 60% af de nuværende kendte galakser er spiraler med følgende karakteristiske strukturer: central bule eller galaktisk bule, skive, spiralarme og glorie.

Figur 1. Pinwheel Galaxy i stjernebilledet Ursa Major beliggende 21 millioner lysår fra Jorden. Kilde: Wikimedia Commons. ESA / Hubble.

Det er galakser med ekstraordinær skønhed, der kan findes i konstellationer som Eridano. Alle kodede takket være arbejdet fra astronomen Edwin Hubble (1889-1953).

egenskaber

To tredjedele af spiralgalakser har en central bjælke, der udgør en undertype kaldet spærrede galakser, for at differentiere dem fra enkle spiralgalakser. De har kun to spiraler, der kommer ud af baren og vinder i samme retning. Vores Mælkevej er et eksempel på en spærret spiral galakse, selvom vi ikke kan observere den fra vores position.

Den centrale bule er rødlig i farve på grund af tilstedeværelsen af ​​ældre stjerner. Der er lidt gas i selve kernen, og et sort hul findes normalt i midten.

Disken er på sin side blålig og rig på gas og støv med tilstedeværelsen af ​​unge og varmere stjerner, der kredser i næsten cirkulære stier rundt om den galaktiske kerne, men langsommere end kernen.

Med hensyn til spiralerne kommer de i en lang række, lige fra dem, der vikles tæt rundt om den centrale bule eller armene, der er arrangeret mere åbent på den. De skiller sig ud takket være det store antal varme, blå, unge stjerner, de indeholder.

Der er flere teorier om, hvorfor de dannes, som vi vil tale om senere.

Endelig er der en sfærisk glorie, der omgiver hele disken, fattig i gas og støv, hvor de ældste stjerner er samlet i kugleformede stjerneklynger, enorme klynger med tusinder og endda millioner af stjerner, der bevæger sig i høj hastighed.

Typer af spiralgalakser

For at klassificere galakser i henhold til deres morfologi (udseende set fra Jorden) bruges tuninggaffel oprettet af Edwin Hubble i 1936. Denne klassificering blev senere ændret af andre astronomer ved at tilføje undertyper og tal til den originale notation.

Hubble bogstavkodede galakserne på denne måde: E for elliptiske galakser, SO for linseformede galakser og S for spiraler.

Yderligere to kategorier blev senere tilføjet for at inkludere SB-spærrede spiralgalakser og galakser, hvis form ikke følger et mønster og er uregelmæssigt: Irr. Cirka 90% af alle observerede galakser er elliptiske eller spiralformede. Kun 10% er i kategorien Irr.

Figur 2. Tuning gaffeldiagram over galakser. Kilde: Wikimedia Commons. Den originale uploader var Cosmo0 på engelsk Wikipedia (originaltekst: Intet givet).

Hubble troede, at galakser begyndte deres liv som sfæriske strukturer af E0-typen og udviklede derefter arme og blev spiralgalakser, som ville ende med at blive uregelmæssige.

Det er dog bevist, at dette ikke er tilfældet. Elliptiske galakser har en meget langsommere rotationsbevægelse, som ikke får dem til at flade ud og generere spiraler.

På armene på Hubble-indstillingsgaffelen er spiralgalakserne: S for normale spiraler og SB for spærrede spiraler. Små bogstaver viser undertyper: "a" indikerer, at spolerne er tæt lukket omkring kernen, mens "c" bruges, når de er løsere. Også gasandelen stiger tilsvarende.

Mælkevejen er af SBb-typen, med solen i en af ​​spiralarmene: Orions arm, såkaldt fordi stjernerne i denne konstellation også findes i den, en af ​​de mest markante set fra Jorden.

Teorier om spiralers oprindelse

Oprindelsen af ​​spiralarme er endnu ikke kendt med sikkerhed, men der er flere teorier, der forsøger at forklare dem. Til at begynde med observerede astronomer snart, at forskellige strukturer i en spiralgalakse roterer med forskellige hastigheder. Dette er kendt som differentiel rotation og er karakteristisk for disse typer galakser.

Det indre af disken af ​​spiralgalakser roterer meget hurtigere end det ydre, mens glorie ikke roterer. Af denne grund troede man først at dette var årsagen til, at spiraler dukkede op, og ikke kun dette, det er også beviset for eksistensen af ​​mørkt stof.

Men hvis dette er tilfældet, ville spiralerne være kortvarige (selvfølgelig i astronomiske vendinger), fordi de ender med at pakke sig rundt og forsvinde.

Tæthedsbølger og selvudbredelse af stjerner

En mere accepteret teori for at forklare eksistensen af ​​spiraler er densiteten af ​​bølger. Denne teori, skabt af den svenske astronom Bertil Lindblad (1895-1965) postulerer, at materie oplever variationer i dens koncentration, som ligesom lyd kan udbrede sig i det galaktiske miljø.

På denne måde skabes områder med mere koncentration, såsom spiraler, og andre med mindre, hvilket ville være mellemrummet mellem dem. Men disse områder har en begrænset varighed, så armene kan bevæge sig, selv om deres form vedvarer over tid.

Dette forklarer, hvorfor spiraler er meget aktive regioner med hensyn til stjerneproduktion. Der er gassen og støvet mere koncentreret, så tyngdekraften griber ind, så sagen klumper sig sammen og danner protostarer, hvilket vil give anledning til unge og massive stjerner.

Den anden teori, der søger at forklare spiraler, er selvfordeling. De massive blå stjerner i spiralarmene er kendt for at være kortvarige i forhold til køligere, rødere stjerner i kernen.

Førstnævnte ender normalt deres liv i gigantiske supernovaeksplosioner, men materialet kan genanvendes til nye stjerner på samme sted som de foregående: spiralarme.

Dette ville forklare armens vedholdenhed, men ikke deres oprindelse. Af denne grund tror astronomer snarere, at de skyldes en kombination af faktorer: den samme differentielle rotation, eksistensen af ​​tæthedsbølger, selvforplantningen af ​​stjerner og de interaktioner, der er lidt med andre galakser.

Alle disse omstændigheder tilsammen giver anledning til forskellige typer spiralarme: tynd og klart afgrænset eller tyk og dårligt defineret.

Forskelle med elliptiske galakser

Den mest åbenlyse forskel er, at stjernerne i elliptiske galakser er mere jævnt fordelt end i spiraler. I disse forekommer de koncentreret i den rødlige disk og spredt i spiralarmene, blålig i farve, mens fordelingen i elliptiske galakser er oval.

Et andet særpræg er tilstedeværelsen eller fraværet af interstellar gas og støv. I elliptiske galakser blev det meste af sagen til stjerner for længe siden, så de har lidt gas og støv.

På deres side har spiralgalakser områder, hvor gas og støv, der giver anledning til nye stjerner, er rigeligt.

Den næste bemærkelsesværdige forskel er typen af ​​stjerner. Astronomer adskiller to stjernpopulationer: population I ung og population II, ældre stjerner. Elliptiske galakser indeholder population II-stjerner og få elementer, der er tungere end helium.

I modsætning hertil indeholder spiralgalakser Befolkning I og II. På disken og armene dominerer befolkningen jeg, yngre og med høj metallicitet. Det betyder, at de indeholder tunge elementer, rester af stjerner, der allerede er forsvundet, mens der i glorie er de ældste stjerner.

Dette er grunden til, at stjerner fortsætter med at dannes i spiralgalakser, mens de i elliptiske galakser ikke gør det. Og det er, at elliptiske galakser sandsynligvis er resultatet af kollisioner mellem spiral- og uregelmæssige galakser, hvor det meste af det kosmiske støv forsvinder, og med det muligheden for at skabe nye stjerner.

Disse kollisioner mellem galakser er hyppige begivenheder, det antages faktisk, at Mælkevejen er i kollision med små satellitgalakser: Skytten elliptisk dværg galakse SagDEG og Canis Major dværg galakse.

Sammenligningstabel

Forskelle mellem elliptiske og spiral galakser. Kilde: Fanny Zapata.

Eksempler på spiralgalakser

Spiralgalakser bugner i universet. Set fra Jorden er de genstande med ekstraordinær skønhed på grund af deres forskellige former. For eksempel er der i stjernebilledet Eridano fem spiralgalakser af forskellige typer, herunder tre spærrede. En af dem er NGC 1300, vist nedenfor.

Figur 3. Barrel spiral galakse NGC 1300 i Erídano. Kevin Gill fra Los Angeles, CA, USA

Den mælkeagtige måde

Det er galaksen, der huser solsystemet i en af ​​dens spiralarme. Det indeholder mellem 100 og 400 milliarder stjerner med en estimeret størrelse mellem 150 - 200 tusinde lysår. Det er en del af den såkaldte Lokale gruppe af galakser sammen med Andromeda og omkring 50 andre galakser, næsten alle dværge.

Andromeda

Også kendt som M31, er det placeret i stjernebilledet Andromeda tæt på Cassiopeia med sin genkendelige W-form.Det kan ses med det blotte øje eller med god kikkert på klare, måneløse nætter.

Selvom det allerede optrådte i fortegnelsen over antikke arabiske astronomer, var det ikke kendt, at det var en galakse før i begyndelsen af ​​det 20. århundrede, takket være Edwin Hubbles observationer.

Figur 4. Andromeda-galaksen. Kilde: Pixabay.

Det er omkring 2,5 millioner lysår væk og er omkring størrelsen på Mælkevejen, skønt den antages at være lidt mere massiv. Nylige skøn tyder imidlertid på, at dens masse er sammenlignelig med vores egen galakse.

Andromeda nærmer os med stor hastighed, så det forventes, at det i cirka 4,5 milliarder år vil kollidere med Mælkevejen, hvilket giver anledning til en gigantisk elliptisk galakse.

Whirlpool Galaxy

Det vises i Messier-kataloget som objekt M51 og blev opdaget af Charles Messier selv i 1773. Det findes i stjernebilledet Canes Venatici i den boreale himmel, nær Bootes og Leo, hvorfra det kan ses med kikkert.

Dette majestætiske astronomiske objekt har den typiske form af en spiralgalakse og ligger i en estimeret afstand på mellem 16 og 27 millioner lysår. Den har en ledsagende galakse, der er godt synlig i teleskopbilleder: galaksen NGC 5195.

Figur 5. Whirlpool Galaxy og dens satellitgalakse. Kilde: Wikimedia Commons. NASA, ESA, S. Beckwith (STScI) og The Hubble Heritage Team STScI / AURA)

Referencer

1. Carroll, B. En introduktion til moderne astrofysik. 2nd. Edition. Pearson.
2. Heras, A. Introduktion Astronomi og astrofysik. Gendannes fra: antonioheras.com.
3. Oster, L. 1984. Moderne astronomi. Redaktionel Reverté.
4. Wikipedia. Dannelse og udvikling af galakser. Gendannet fra: es.wikipedia.org.
5. Wikipedia. Spiralgalakser. Gendannet fra: en.wikipedia.org.