Vuonna 1845 englantilainen tähtitieteilijä Lord Ross löysi kokonaisen luokan spiraalityyppisiä sumuja. Niiden luonne vakiintui vasta 1900-luvun alussa. Tiedemiehet ovat osoittaneet, että nämä sumut ovat v altavia tähtijärjestelmiä, jotka ovat samanlaisia kuin galaksimme, mutta ne ovat monien miljoonien valovuosien päässä siitä.
Yleistä tietoa
Spiraaligalaksit (tämän artikkelin valokuvat osoittavat niiden rakenteen piirteet) näyttävät yhteen pinotuilta lautasilta tai kaksoiskuper alta linssiltä. Ne voivat havaita sekä massiivisen tähtikiekon että halon. Keskiosaa, joka visuaalisesti muistuttaa turvotusta, kutsutaan yleisesti pullistumaksi. Ja levyä pitkin kulkevaa tummaa nauhaa (tähtienvälisen väliaineen läpinäkymätön kerros) kutsutaan tähtienväliseksi pölyksi.
Spiraaligalakseja merkitään yleensä S-kirjaimella. Lisäksi ne jaetaan yleensä rakenteen asteen mukaan. Tätä varten kirjaimet a, b tai c lisätään päämerkkiin. Siten Sa vastaa galaksia, jonka galaksi on alikehittynytspiraalimainen rakenne, mutta suuri ydin. Kolmas luokka - Sc - viittaa vastakkaisiin esineisiin, joilla on heikko ydin ja voimakkaat spiraalihaarat. Joissakin keskiosan tähtijärjestelmissä voi olla hyppyjohdin, jota kutsutaan yleisesti tangoksi. Tässä tapauksessa nimitykseen lisätään symboli B. Galaxymme on keskitason tyyppiä, ilman jumpperia.
Kuinka kierrelevyrakenteet muodostuivat?
Litteät kiekon muotoiset muodot selittyvät tähtijoukkojen pyörimisellä. On olemassa hypoteesi, että galaksin muodostumisen aikana keskipakovoima estää niin sanotun protogalaktisen pilven puristumisen pyörimisakselia vastaan kohtisuorassa suunnassa. Sinun tulee myös olla tietoinen siitä, että kaasujen ja tähtien liikkeiden luonne sumuissa ei ole sama: hajajoukot pyörivät nopeammin kuin vanhat tähdet. Esimerkiksi jos kaasun tyypillinen pyörimisnopeus on 150-500 km/s, halotähti liikkuu aina hitaammin. Ja tällaisista esineistä koostuvien pullistumien nopeus on kolme kertaa pienempi kuin levyjen.
Tähtikaasu
Miljardeja tähtijärjestelmiä, jotka liikkuvat kiertoradoillaan galaksien sisällä, voidaan pitää kokoelmana hiukkasia, jotka muodostavat eräänlaisen tähtikaasun. Ja mikä mielenkiintoisinta, sen ominaisuudet ovat hyvin lähellä tavallista kaasua. Siihen voidaan soveltaa sellaisia käsitteitä kuin "hiukkasten pitoisuus", "tiheys", "paine", "lämpötila". Tässä viimeisen parametrin analogi on keskimääräinen energia"kaoottinen" tähtien liike. Tähtikaasun muodostamissa pyörivissä levyissä voi levitä spiraalimaisia aallot, joiden tiheys on harvinaisuus-puristustiheys lähellä äänia altoja. Ne pystyvät juoksemaan galaksin ympäri vakiokulmanopeudella useita satoja miljoonia vuosia. He ovat vastuussa spiraalihaarojen muodostumisesta. Sillä hetkellä, kun kaasun puristus tapahtuu, alkaa kylmien pilvien muodostumisprosessi, mikä johtaa aktiiviseen tähtien muodostumiseen.
Tämä on mielenkiintoista
Halo- ja elliptisissa järjestelmissä kaasu on dynaamista eli kuumaa. Näin ollen tähtien liike tämäntyyppisessä galaksissa on kaoottista. Tämän seurauksena niiden nopeuksien keskimääräinen ero avaruudellisesti lähellä olevissa kohteissa on useita satoja kilometrejä sekunnissa (nopeusdispersio). Tähtikaasujen nopeusdispersio on yleensä 10-50 km/s, ja niiden "aste" on selvästi kylmä. Uskotaan, että syy tähän eroon piilee noista kaukaisista ajoista (yli kymmenen miljardia vuotta sitten), jolloin maailmankaikkeuden galaksit olivat vasta alkamassa muodostua. Ensimmäisenä muodostuivat pallomaiset komponentit.
Spiraalia altoja kutsutaan tiheysa altoiksi, jotka kulkevat pyörivää kiekkoa pitkin. Tämän seurauksena kaikki tämän tyyppisen galaksin tähdet pakotetaan ulos haaroihinsa ja sitten poistuvat sieltä. Ainoa paikka, jossa kierrehaarojen ja tähtien nopeudet kohtaavat, on ns. korotaatioympyrä. Muuten, tämä on paikka, jossa aurinko sijaitsee. Tämä tilanne on planeettamme kann alta erittäin suotuisa: maapallo on suhteellisen hiljaisessa paikassa galaksissa, minkä seurauksena galaktisen mittakaavan kataklysmit eivät ole vaikuttaneet siihen erityisemmin miljardeihin vuosiin.
Spiraaligalaksien piirteet
Toisin kuin elliptiset muodostelmat, jokaisella spiraaligalaksilla (esimerkkejä löytyy artikkelin kuvista) on oma ainutlaatuinen makunsa. Jos ensimmäinen tyyppi liittyy tyyneyteen, paikallaan olemiseen, vakauteen, niin toinen tyyppi on dynamiikka, pyörteet, kierrokset. Ehkä siksi tähtitieteilijät sanovat, että kosmos (universumi) on "raivoissaan". Spiraaligalaksin rakenne sisältää keskeisen ytimen, josta kauniit käsivarret (oksat) nousevat esiin. Ne menettävät vähitellen ääriviivojaan tähtijoukkonsa ulkopuolelle. Sellaista ulkonäköä ei voi muuta kuin yhdistää voimakkaaseen, nopeaan liikkeeseen. Spiraaligalakseille on tunnusomaista monenlaiset muodot ja niiden haarojen kuviot.
Miten galaksit luokitellaan
Tästä monimuotoisuudesta huolimatta tutkijat pystyivät luokittelemaan kaikki tunnetut spiraaligalaksit. Päätimme käyttää käsivarsien kehitysastetta ja niiden ytimen kokoa pääparametrina, ja puristustaso häipyi taustalle tarpeettomana.
Sa
Edwin P. Hubble määritti Sa-luokkaan ne spiraaligalaksit, joilla on alikehittyneet haarat. Tällaisissa klustereissa on aina suuret ytimet. Usein tietyn luokan galaksin keskuson puolet koko klusterin koosta. Näille esineille on ominaista vähiten ilmaisukyky. Niitä voidaan jopa verrata elliptisiin tähtijoukkoihin. Useimmiten universumin spiraaligalakseissa on kaksi haaraa. Ne sijaitsevat ytimen vastakkaisilla reunoilla. Oksat rentoutuvat symmetrisesti, samalla tavalla. Etäisyydellä keskustasta oksien kirkkaus pienenee, ja tietyllä etäisyydellä ne lakkaavat näkyvistä ollenkaan, ja ne katoavat klusterin reuna-alueilla. On kuitenkin esineitä, joissa ei ole kaksi, vaan enemmän hihoja. Totta, tällainen galaksin rakenne on melko harvinainen. Vielä harvinaisempia ovat epäsymmetriset sumut, kun yksi haara on kehittyneempi kuin toinen.
Sb ja Sc
Edwin P. Hubblen alaluokassa Sb on huomattavasti kehittyneemmät kädet, mutta niillä ei ole rikkaita seurauksia. Tumat ovat huomattavasti pienempiä kuin ensimmäisen lajin ytimet. Kolmas spiraalitähtijoukkojen alaluokka (Sc) sisältää esineitä, joilla on pitkälle kehittyneet oksat, mutta niiden keskus on suhteellisen pieni.
Onko uudestisyntyminen mahdollista?
Tutkijat ovat havainneet, että spiraalirakenne on seurausta tähtien epävakaasta liikkeestä, joka johtuu voimakkaasta puristamisesta. Lisäksi on huomattava, että pääsääntöisesti kuumat jättiläiset keskittyvät käsivarsiin ja sinne kerääntyvät hajaaineen päämassat - tähtienvälinen pöly ja tähtienvälinen kaasu. Tätä ilmiötä voidaan tarkastella myös toisesta näkökulmasta. Ei ole epäilystäkään siitä, että erittäin tiivistynyt tähtijoukko evoluution aikanaei voi enää menettää puristustasoaan. Siksi myös päinvastainen siirtyminen on mahdotonta. Tämän seurauksena päätämme, että elliptiset galaksit eivät voi muuttua spiraaliksi, ja päinvastoin, koska näin on kosmos (universumi) järjestetty. Toisin sanoen nämä kaksi tähtiklusterityyppiä eivät ole yhden evolutionaarisen kehityksen kahta eri vaihetta, vaan täysin erilaisia järjestelmiä. Jokainen tällainen tyyppi on esimerkki vastakkaisista evoluutiopoluista, jotka johtuvat erilaisesta puristussuhteesta. Ja tämä ominaisuus puolestaan riippuu galaksien pyörimiserosta. Esimerkiksi, jos tähtijärjestelmä saa riittävästi kiertoa muodostumisensa aikana, se voi supistua ja kehittää spiraalivarsia. Jos kiertoaste on riittämätön, galaksi puristuu vähemmän, eivätkä sen oksat muodostu - se on klassinen elliptinen muoto.
Mitä muita eroja on
Elliptisten ja kierteisten tähtijärjestelmien välillä on muitakin eroja. Näin ollen ensimmäiselle galaksityypille, jolla on alhainen puristustaso, on ominaista pieni määrä (tai täydellinen puuttuminen) diffuusia ainetta. Samaan aikaan korkean puristustason omaavat spiraaliklusterit sisältävät sekä kaasu- että pölyhiukkasia. Tutkijat selittävät tämän eron seuraavalla tavalla. Pölyhiukkaset ja kaasuhiukkaset törmäävät ajoittain liikkuessaan. Tämä prosessi on joustamaton. Törmäyksen jälkeen hiukkaset menettävät osan energiastaan ja sen seurauksena ne asettuvat vähitellen niihinpaikat tähtijärjestelmässä, joissa on vähiten potentiaalista energiaa.
Erittäin pakatut järjestelmät
Jos yllä kuvattu prosessi tapahtuu voimakkaasti puristuneessa tähtijärjestelmässä, niin diffuusiaineen pitäisi asettua galaksin päätasolle, koska siellä potentiaalienergian taso on alhaisin. Täällä kerätään kaasu- ja pölyhiukkasia. Lisäksi diffuusi aine alkaa liikkua tähtijoukon päätasossa. Hiukkaset liikkuvat lähes yhdensuuntaisesti ympyräradalla. Tämän seurauksena törmäykset ovat täällä melko harvinaisia. Jos niitä esiintyy, energiahäviöt ovat mitättömiä. Tästä seuraa, että aine ei liiku pidemmälle galaksin keskustaan, jossa potentiaalienergialla on vieläkin matalampi taso.
Heikosti pakatut järjestelmät
Mieti nyt, kuinka ellipsoidigalaksi käyttäytyy. Tämän tyyppinen tähtijärjestelmä erottuu tämän prosessin täysin erilaisesta kehityksestä. Tässä päätaso ei ole ollenkaan selvä alue, jolla on alhainen potentiaalienergiataso. Tämän parametrin voimakas lasku tapahtuu vain tähtijoukon keskisuunnassa. Ja tämä tarkoittaa, että tähtienvälinen pöly ja kaasu vetäytyvät galaksin keskustaan. Seurauksena on, että diffuusiaineen tiheys on täällä erittäin korkea, paljon suurempi kuin tasasironnalla spiraalijärjestelmässä. Keräyksen keskelle vetovoiman vaikutuksesta kerääntyneet pöly- ja kaasuhiukkaset alkavat kutistua ja muodostavat siten pienen tiheän aineen vyöhykkeen. Tutkijat ehdottavat, että tästä asiasta tulevaisuudessauusia tähtiä alkaa muodostua. Jokin muu on tärkeää tässä - pieni kaasu- ja pölypilvi, joka sijaitsee heikosti puristetun galaksin ytimessä, ei salli itseään havaita havainnoinnin aikana.
Välivaiheet
Olemme tarkastelleet kahta päätyyppiä tähtijoukkoja - joilla on heikko ja vahva pakkaustaso. On kuitenkin myös välivaiheita, jolloin järjestelmän pakkaus on näiden parametrien välissä. Tällaisissa galakseissa tämä ominaisuus ei ole tarpeeksi vahva, jotta diffuusia ainetta kerääntyisi koko joukon päätasolle. Ja samaan aikaan se ei ole tarpeeksi heikko, jotta kaasu- ja pölyhiukkaset keskittyvät ytimen alueelle. Tällaisissa galakseissa diffuusi aine kerääntyy pieneksi tasoksi, joka kerääntyy tähtijoukon ytimen ympärille.
Barred galaksit
Spiraaligalaksien toinen alatyyppi tunnetaan - tämä on tähtijoukko, jossa on pylväs. Sen ominaisuus on seuraava. Jos perinteisessä spiraalijärjestelmässä varret tulevat ulos suoraan kiekon muotoisesta ytimestä, niin tässä tyypissä keskipiste sijaitsee suoran sillan keskellä. Ja tällaisen klusterin haarat alkavat tämän segmentin päistä. Niitä kutsutaan myös ristikkäisten spiraalien galakseiksi. Muuten, tämän jumpperin fyysinen luonne on edelleen tuntematon.
Lisäksi tutkijat ovat löytäneet toisen tyyppisiä tähtijoukkoja. Niille on ominaista ydin, kuten spiraaligalakseille, mutta niillä ei ole käsivarsia. Ytimen läsnäolo osoittaa voimakasta puristusta, muttakaikki muut parametrit muistuttavat ellipsoidisia järjestelmiä. Tällaisia klustereita kutsutaan linssimäisiksi. Tiedemiehet ehdottavat, että nämä sumut muodostuvat spiraaligalaksin aiheuttaman diffuusiaineen häviämisen seurauksena.
