СПІРАЛЬНІ ГАЛАКТИКИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ ТА ТИПИ - АРТЕ - 2025

Спіральна галактика є монументальним скупченням дископодібних зірок з спіральними гілками, нагадує формою вертушки. Форма зброї сильно відрізняється, але загалом чітко виділяється ущільнений центр, оточений диском, з якого проростають спіралі.

Майже 60% галактик, які відомі на даний момент, складають спіралі з такими характерними структурами: центральна опуклість або галактична випинання, диск, спіраль і ореол.

Рисунок 1. Галактика вертушки в сузір’ї Великої Урси, розташованій за 21 мільйон світлових років від Землі. Джерело: Wikimedia Commons. ESA / Хаббл.

Вони являють собою галактики надзвичайної краси, які можуть бути розташовані в сузір’ях, таких як Ерідано. Усі вони закодовані завдяки праці астронома Едвіна Хаббла (1889-1953).

характеристики

Дві третини спіральних галактик мають центральну смугу, що складається з підтипу, званого спіральними спіральними галактиками, щоб відрізняти їх від простих спіральних галактик. Вони мають лише дві спіралі, які виходять зі штанги і віють в одному напрямку. Наш Чумацький Шлях - це приклад спіральної галактики із забороненою системою, хоча ми не можемо спостерігати її з нашого положення.

Центральна опуклість червонуватого кольору, через наявність старих зірок. Газу в самому ядрі мало, і чорна діра зазвичай знаходиться в центрі.

Диск зі свого боку синюватий і багатий газом і пилом, з присутністю молодих і гарячих зірок, які обертаються навколо майже круглими шляхами навколо галактичного ядра, але повільніше, ніж ті ядра.

Що стосується спіралей, то вони бувають великої різноманітності, починаючи від тих, які щільно обмотуються навколо центральної опуклості, або руки, розташовані на ній більш відкрито. Вони виділяються завдяки великій кількості гарячих, синіх, молодих зірок, які вони містять.

Існує кілька теорій про те, чому вони формуються, про які ми поговоримо пізніше.

Нарешті, є сферичний ореол, який оточує весь диск, бідний газом і пилом, в якому найдавніші зірки групуються у кульові скупчення зірок, величезні скупчення з тисячами і навіть мільйонами зірок, які рухаються з великою швидкістю.

Типи спіральних галактик

Для класифікації галактик відповідно до їх морфології (зовнішній вигляд, видно з Землі) використовується камертон, створений Едвіном Хабблом у 1936 р. Цю класифікацію згодом модифікували інші астрономи, додавши підтипи та числа до оригінальної позначення.

Хаббл таким чином зашифрував букви галактик: E для еліптичних галактик, SO для галактик у формі лінзи та S для спіралей.

Пізніше були додані ще дві категорії, що включають спіральні галактики із забороненими SB та галактики, форма яких не відповідає шаблону та є неправильною: Irr. Близько 90% усіх спостережуваних галактик еліптичні або спіральні. Лише 10% належать до категорії Ірр.

Малюнок 2. Діаграма камертонних галактик. Джерело: Wikimedia Commons. Оригінальним завантажувачем був Cosmo0 в англійській Вікіпедії. (Оригінальний текст: Жоден не надано).

Хаббл вважав, що галактики почали своє життя як сферичні структури типу Е0, а потім розвинули зброю і стали спіральними галактиками, які в кінцевому підсумку будуть нерегулярними.

Однак було показано, що це не так. Еліптичні галактики мають значно повільніший обертальний рух, що не змусить їх сплющуватися і генерувати спіралі.

На гербах камертону Хаббла розташовані спіральні галактики: S для нормальних спіралей і SB для заборонених спіралей. Малі літери вказують на підтипи: "a" означає, що котушки щільно замкнуті навколо ядра, тоді як "c" використовується, коли вони слабкіші. Також відповідно збільшується частка газу.

Чумацький Шлях - типу SBb, із Сонцем в одній із спіральних гілок: рука Оріона, так звана, тому що вона містить зірки цього сузір'я, одного з найяскравіших, що спостерігається із Землі.

Теорії про походження спіралей

Походження спіральних кронштейнів досі не відомо з впевненістю, проте є кілька теорій, які намагаються пояснити їх. Для початку астрономи незабаром помітили, що різні структури в спіральній галактиці обертаються з різною швидкістю. Це відомо як диференціальне обертання і є характеристикою для цих типів галактик.

Внутрішня частина диска спіральних галактик обертається набагато швидше, ніж зовнішня, при цьому ореол не обертається. З цієї причини спочатку вважали, що це причина появи спіралей і не тільки цього, це також є свідченням існування темної матерії.

Однак, якщо це так, спіралі були б недовговічними (в астрономічному плані, звичайно), тому що вони в кінцевому підсумку обернуться навколо себе і зникнуть.

Хвилі щільності та саморозмноження зірки

Більш прийнятою теорією пояснення існування спіралей є хвиля щільності. Ця теорія, створена шведським астрономом Бертілем Ліндбладом (1895-1965), постулює, що матерія відчуває зміни в її концентрації, які, як і звук, можуть поширюватися в галактичному середовищі.

Таким чином створюються ділянки з більшою концентрацією, такі як спіралі та інші з меншою кількістю, які були б просторами між ними. Але ці ділянки мають обмежену тривалість, тому зброя може рухатися, хоча їх форма зберігається з часом.

Це пояснює, чому спіралі є дуже активними регіонами з точки зору зоряного виробництва. Там газ і пил більш концентровані, тому гравітація втручається так, що речовина згущується разом, утворюючи протостарів, що породжує молодих і масивних зірок.

Інша теорія, яка прагне пояснити спіралі, - це саморозмноження. Масивні сині зірки на спіральних рукавах, як відомо, є короткочасними відносно більш холодних, червоніших зірок в ядрі.

Перші зазвичай закінчують своє життя в гігантських вибухах наднової, але матеріал можна переробити в нові зірки там же, що і попередні: спіральні кронштейни.

Це пояснило б стійкість зброї, але не їх походження. З цієї причини астрономи вважають скоріше, що вони зумовлені поєднанням факторів: однаковим диференціальним обертанням, наявністю хвиль щільності, саморозмноженням зірок та взаємодіями, що зазнали інших галактик.

Усі ці обставини разом породжують різні типи спіральних кронштейнів: тонкі та чітко окреслені або товсті та погано виражені.

Відмінності з еліптичними галактиками

Найбільш очевидна відмінність полягає в тому, що зірки в еліптичних галактиках розподіляються більш рівномірно, ніж у спіралях. Вони виявляються зосередженими в червонуватому диску і розсіяні по спіральних рукавах, синюватого кольору, тоді як розподіл в еліптичних галактиках овальний.

Ще одна відмітна особливість - наявність або відсутність міжзоряного газу та пилу. У еліптичних галактиках більша частина речовини давно перетворилася на зірки, тому в них мало газу та пилу.

Зі свого боку, спіральні галактики мають ділянки, де газ і пил, які породжують нові зірки, в достатку.

Наступна помітна відмінність - тип зірок. Астрономи розрізняють дві зоряні популяції: населення I молодого та населення II, старші зірки. Еліптичні галактики містять популяції II зірок і кілька елементів важчі за гелій.

На відміну від цього, спіральні галактики містять популяції I та II. У диску та зброї переважає населення, яке я молодший та з високою металевістю. Це означає, що вони містять важкі елементи, залишки зірок, які вже зникли, а в ореолі - найдавніші зірки.

Ось чому зірки продовжують утворюватись у спіральних галактиках, тоді як у еліптичних галактиках - ні. І справа в тому, що еліптичні галактики - це, мабуть, результат зіткнень спіральних і нерегулярних галактик, під час яких зникає більша частина космічного пилу, а з ним і можливість створення нових зірок.

Ці зіткнення між галактиками є частими подіями, насправді вважається, що Чумацький Шлях знаходиться в зіткненні з невеликими супутниковими галактиками: еліптичною карликовою галактикою Стрільця SagDEG та карликовою галактикою Canis Major.

Таблиця порівняння

Відмінності між еліптичними та спіральними галактиками. Джерело: Фанні Сапата.

Приклади спіральних галактик

Спіральні галактики рясніють у Всесвіті. Дивлячись із Землі, вони є предметами надзвичайної краси завдяки різноманітним формам. Наприклад, у сузір'ї Ерідано є п'ять спіральних галактик різних типів, у тому числі три заборонених. Один з них - NGC 1300, показаний нижче.

Малюнок 3. Закрита спіральна галактика NGC 1300 в Ерідано. Кевін Гілл з Лос-Анджелеса, Каліфорнія, США

Чумацький шлях

Саме галактика розміщує Сонячну систему в одному зі своїх спіральних рукавів. Він містить від 100 до 400 мільярдів зірок, орієнтовний розмір яких становить від 150 до 200 тисяч світлових років. Він входить до так званої Локальної групи галактик, поряд з Андромедою та ще 50 іншими галактиками, майже всім карликам.

Андромеда

Також відомий як M31, він розташований у сузір'ї Андромеди, недалеко від Кассіопеї з його впізнаваною формою W. Його можна побачити неозброєним оком або хорошим біноклем у ясні безмісячні ночі.

Хоча це вже фігурувало в записах стародавніх арабських астрономів, не було відомо, що це була галактика до початку 20 століття, завдяки спостереженням Едвіна Хаббла.

Малюнок 4. Галактика Андромеда. Джерело: Pixabay.

Це приблизно 2,5 мільйона світлових років і приблизно розміром Чумацького Шляху, хоча, як вважають, він є дещо масивнішим. Однак останні оцінки показують, що його маса порівнянна з масою нашої власної галактики.

Андромеда наближається до нас з великою швидкістю, тому очікується, що приблизно через 4,5 мільярда років вона зіткнеться з Чумацьким Шляхом, породжуючи гігантську еліптичну галактику.

Галактика вир

Він фігурує в каталозі Мессьє як об’єкт M51 і був відкритий самим Чарльзом Мессьє в 1773 році. Він знайдений у сузір'ї Канес Венатічі в небі, біля Бутс і Лео, звідки його можна побачити біноклем.

Цей величний астрономічний об’єкт має типову форму спіральної галактики і знаходиться на оціночній відстані між 16 і 27 мільйонами світлових років. Він має супутню галактику, добре видно на телескопних зображеннях: галактику NGC 5195.

Малюнок 5. Галактика Вирпула та його супутникова галактика. Джерело: Wikimedia Commons. NASA, ESA, S. Beckwith (STScI) та команда спадщини Хаббла STScI / AURA)

Список літератури

1. Керролл, Б. Вступ до сучасної астрофізики. 2-й. Видання. Пірсон.
2. Герас, А. Вступ астрономії та астрофізики. Відновлено: antonioheras.com.
3. Остер, Л. 1984. Сучасна астрономія. Редакційна реверте.
4. Вікіпедія. Утворення та еволюція галактик. Відновлено з: es.wikipedia.org.
5. Вікіпедія. Спіральні галактики. Відновлено з: en.wikipedia.org.