GALAXIA: VLASTNOSTI, KOMPONENTY, TYPY, FORMOVANIE - ARTE - 2025

Galaxia je polozónach astronomických objektov a veci, ako je plyn a prachových mračien, miliárd hviezd, hmloviny, planéty, planétky, kométy, čierne diery, a dokonca aj veľa temnej hmoty, všetkých štruktúrovaných vďaka gravitačnej sile.

Naša slnečná sústava je súčasťou veľkej špirálovej galaxie zvanej Mliečna dráha. Tento názov odvodený z gréčtiny sa dá preložiť ako „cesta mlieka“ kvôli jeho podobnosti so slabo osvetleným pásom, ktorý prechádza nebeskou sférou.

Obrázok 1. Krásna lentikulárna galaxia známa ako Sombrero Galaxy M104 v súhvezdí Panna vzdialená 29,35 milióna svetelných rokov, videná pomocou Hubbleovho teleskopu. Zdroj: Wikimedia Commons.

Za jasných letných nocí je možné pozorovať veľmi dobre medzi súhvezdiami Škorpión a Strelec, pretože v tomto smere je jadro a kde je hustota hviezd oveľa vyššia.

História objavu galaxií

Veľký grécky mysliteľ a matematik Demderus z Abdery (460 - 270 pred Kr.) Bol prvý, kto navrhol - v jeho dobe neexistovali žiadne ďalekohľady - že Mliečna dráha bola v skutočnosti tvorená tisíckami hviezd tak ďaleko od seba, že jedného nebolo možné rozlíšiť. ostatní.

Chvíľu trvalo, než sa s ním Galileo (1564-1642) dohodol, keď pri namierení ďalekohľadom zistil, že na oblohe je viac hviezd, ako dokázal spočítať.

Galileo Galilei - Zdroj: Domenico Tintoretto

Bol to nemecký filozof Immanuel Kant (1724-1804), ktorý špekuloval, že Mliečna dráha je tvorená toľkými tisíckami slnečných systémov a že celá má eliptický tvar a rytmicky rotuje okolo stredu.

Ďalej navrhol, že existujú aj iné skupiny hviezd a planét, ako je Mliečna dráha a nazýva ich ostrovnými vesmírmi. Tieto ostrovné vesmíry by boli zo Zeme viditeľné ako malé, slabé škvrny svetla.

O 20 rokov neskôr, v roku 1774, sa objavil Messierov katalóg, kompilácia 103 objektov hlbokého vesmíru, ktoré boli dodnes viditeľné a ktoré vyrobil francúzsky astronóm Charles Messier (1730-1817).

Medzi nimi boli aj niektorí kandidáti na ostrovné vesmíry, ktoré boli známe jednoducho ako hmloviny. Mlhovina M31 bola jednou z nich, ktorá sa dnes nazýva susedná galaxia Andromeda.

William Herschel (1738-1822) rozšíril zoznam objektov hlbokého vesmíru na 2 500 a najprv opísal tvar Mliečnej dráhy. Vedci si však ešte neuvedomili, že určité hmloviny ako M31 boli samy o sebe obrovskými zhlukami hviezd podobných Mliečnej ceste.

Potreboval sa ďalekohľad s dostatočným rozlíšením a mohol sa kúpiť v roku 1904, keď bol obrovský ďalekohľad na observatóriu Mount Wilson v Kalifornii postavený so zrkadlom s priemerom 100 palcov. Až do tej doby sa veľkosť vesmíru stala zjavnou, pretože už taká obrovská Mliečna dráha je len jednou galaxiou medzi ich nespočetnými konglomerátmi.

V roku 1924 sa Edwinovi Hubbleovi (1889-1953) podarilo zmerať vzdialenosť k jednej z týchto špirálnych hmlovín, pričom v objekte M31 pozorovala hviezdy podobné Cefeidovi, najvýznamnejšiu špirálovitú hmlovinu zvanú Andromeda.

Cefeidy sú hviezdy, ktoré pravidelne menia jas a to je úmerné obdobiu. Jasnejší majú dlhšie obdobia.

Dovtedy Harold Shapley (1885 - 1972) odhadoval veľkosť Mliečnej dráhy, ale bolo také veľké, že bol presvedčený, že hmlovina Andromeda je vo vnútri Mliečnej dráhy.

Hubble však zistil, že vzdialenosť od Andromeda Cepheids bola oveľa väčšia ako veľkosť Mliečnej dráhy, a preto sa v nej nedala nájsť. Andromeda, rovnako ako Mliečna dráha, bola sama osebe galaxiou, hoci dlho sa nazývala extragalaktická hmlovina.

Všeobecné charakteristiky

Galaxie majú tvar a, ako uvidíme neskôr, môžu byť klasifikované podľa tohto kritéria. Obsahujú tiež masu a nie sú vôbec statickými entitami, pretože majú pohyb.

Existujú obrovské a veľmi jasné galaxie, ako je Mliečna dráha a Andromeda, a tiež galaxie nazývané „trpaslíci“, až tisíckrát menej jasné. Aby ste sa oboznámili s veľkosťami, je užitočné poznať niektoré meracie jednotky používané v astronómii. Najprv máme svetelný rok.

Svetelný rok je jednotka vzdialenosti, ktorá sa rovná vzdialenosti, ktorú svetlo prejde za jeden rok. Ak je rýchlosť svetla 300 000 km / s, vynásobená počtom sekúnd za 365 dní, výsledkom je približne 9 a pol miliardy kilometrov.

Na účely porovnania je vzdialenosť od Slnka k Zemi 8,5 svetelných minút, približne 150 miliónov kilometrov, čo je približne ekvivalent k jednej AU alebo astronomickej jednotke, čo je užitočné pri meraniach v rámci slnečnej sústavy. Najbližšia hviezda pri Slnku je Proxima Centauri za 4,2 svetelných rokov.

AU vedie k vzniku ďalšej široko používanej jednotky: parsek alebo paralaxy oblúkovej sekundy. To, že bod je vo vzdialenosti parsec, znamená, že jeho paralaxa sa rovná 1 oblúkovej sekunde medzi Zemou a Slnkom. Nasledujúci obrázok to objasňuje:

Obrázok 2. Schéma na definovanie parsec. Zdroj: Wikimedia Commons. Kes47 (?).

Veľkosť, pohyb a chemické zloženie

Veľkosti galaxií sa veľmi líšia, od tak malých, že sotva majú tisíc hviezd, až po obrovské eliptické galaxie, o ktorých budeme hovoriť neskôr.

Máme teda svoju Mliečnú dráhu v priemere asi 100 000 svetelných rokov, čo je veľká galaxia, ale nie najväčšia. NGC 6872 má priemernú dĺžku 520 000 svetelných rokov, čo je približne päťnásobok priemeru Mliečnej dráhy a je najväčšou špirálovitou galaxiou, ktorá bola doteraz známa.

Galaxie nie sú statické. Všeobecne povedané, hviezdy a oblaky plynu a prachu majú rotačné pohyby okolo stredu, ale nie všetky časti galaxie sa otáčajú rovnakou rýchlosťou. Hviezdy v strede rotujú rýchlejšie ako vonkajšie, v tzv. Diferenciálnej rotácii.

Pokiaľ ide o chemické zloženie, najbežnejšími prvkami vo vesmíre sú vodík a hélium. Vo vnútri hviezd, ako jadrový fúzny reaktor, sú najťažšie prvky, ktoré poznáme, tvorené periodickou tabuľkou.

Farba a jas galaxií sa v priebehu času mení. Mladšie galaxie sú modrejšie a jasnejšie ako tie staršie.

Galaxie v tvare elipsy majú sklon k červenej farbe s početnými starými hviezdami, zatiaľ čo nepravidelné hviezdy sú modré. V špirálovitých galaxiách je modrá sústredená smerom do stredu a červená smerom k okraju.

Komponenty galaxií

Pri pozorovaní galaxie je možné identifikovať nasledujúce štruktúry, ktoré sú prítomné v Mliečnej dráhe, ktorá sa považuje za model, pretože je najlepšie študovaná:

Diskotéka a halo

Dve základné štruktúry našej galaxie sú disk a halo. Disk je v strednej rovine definovanej galaxiou a obsahuje veľké množstvo medzihviezdneho plynu, ktorý vedie k vzniku nových hviezd. Obsahuje tiež staré hviezdy a otvorené zhluky - zle štruktúrované zoskupenie hviezd.

Je potrebné poznamenať, že nie všetky galaxie majú rovnakú rýchlosť tvorby hviezd. Verí sa, že eliptické galaxie majú oveľa nižšiu rýchlosť, na rozdiel od špirálovitých galaxií.

Slnko sa nachádza v galaktickom disku Mliečnej dráhy, v rovine súmernosti a podobne ako všetky hviezdy na disku, obieha okolo galaxie po dráhe približne kruhovej a kolmej na galaktickú os rotácie. Dokončenie jednej obežnej dráhy trvá približne 250 miliónov rokov.

Halogén pokrýva galaxiu menej hustým sféroidným objemom, pretože ide o oblasť s oveľa menším množstvom prachu a plynu. Obsahuje guľovité zhluky, hviezdy zoskupené podľa pôsobenia gravitácie a oveľa staršie ako disk, jednotlivé hviezdy a tiež tzv. Temná hmota.

Temná hmota je druh hmoty, ktorej povaha nie je známa. Za svoje meno vďačí skutočnosti, že nevyžaruje elektromagnetické žiarenie, a jeho existencia bola navrhnutá na vysvetlenie skutočnosti, že hviezdy vonku sa pohybujú rýchlejšie, ako sa očakávalo.

Rýchlosť, ktorou sa hviezda pohybuje vzhľadom na stred galaxie, závisí od toho, ako je hmota rozdelená, pretože hviezdou zostáva na obežnej dráhe gravitačná príťažlivosť. Vyššia rýchlosť znamená, že je viac vecí, ktoré nemožno vidieť: temná hmota.

Žiarovka, galaktické jadro a tyčinka

Okrem disku a halo je v galaxii aj hrbol, centrálne hrbolček alebo galaktické jadro, kde je väčšia hustota hviezd, a preto sú veľmi svetelné.

Jeho tvar je približne sférický - hoci tvar Mliečnej dráhy je skôr ako arašid - a v jeho strede je jadro tvorené čiernou dierou, čo sa zdá byť bežné v mnohých galaxiách, najmä v tie špirály.

Predmety, ktoré sa nachádzajú v blízkosti jadra, sa otáčajú, ako sme povedali, omnoho rýchlejšie ako objekty, ktoré sú ďalej. Tam je rýchlosť úmerná vzdialenosti do stredu.

Niektoré špirálové galaxie, ako sú naše, majú bar, štruktúru, ktorá prechádza stredom a z ktorej sa vychádzajú špirálové ramená. Existuje viac zakrytých špirálovitých galaxií ako tie bez špirály.

Predpokladá sa, že tieto tyčinky umožňujú prepravu hmoty z koncov do banky, čím ju zahusťujú tým, že podporujú tvorbu hviezd v jadre.

Obrázok 3. Súčasti Mliečnej dráhy. Slnko je v jednom z ramien a má rotačný pohyb okolo stredu galaxie, ako aj vertikálny pohyb. Zdroj: Wikimedia Commons.

Druhy galaxií

Prvá vec, ktorá sa oceňuje pri pozorovaní galaxií cez teleskop, je ich tvar. Napríklad veľká galaxia v Andromede má špirálovitý tvar, zatiaľ čo jej sprievodná galaxia NGC 147 je eliptická.

Klasifikačný systém galaxií je založený na tvare, ktorý majú, a najpoužívanejší dnes je Hubbleova ladiaca vidlica alebo sekvencia, ktorú vytvoril okolo roku 1926 Edwin Hubble, a neskôr ju sám spolu s ďalšími astronómami upravil, keď sa objavili nové informácie.

Hubble navrhol túto schému vo viere, že predstavuje istý druh vývoja galaxie, ale dnes je známe, že to tak nie je. Písmená sa v poradí používajú na označenie galaxií: E pre eliptické galaxie, S pre špirálové galaxie a Irr pre nepravidelne tvarované galaxie.

Obrázok 4. Rozbočovacia vidlica Hubble. Zdroj: Wikimedia Commons.

Eliptické galaxie

Vľavo na krku ladičky sú eliptické galaxie predstavované písmenom E. Hviezdy, ktoré ich tvoria, sú rozdelené viac-menej rovnomerne.

Číslo, ktoré sprevádza písmeno, ukazuje, ako eliptická je galaxia - elipticita - začínajúc E0, ktorá je najviac sférická, až po E7, ktorá je najploššia. Neboli pozorované žiadne galaxie s elipticitou väčšou ako 7. Označenie tohto parametra ako є:

Є = 1 - (β / ɑ)

S a a p ako zdanlivými hlavnými a vedľajšími poloosami elipsy. Táto informácia je však relatívna, pretože máme len pohľad zo Zeme. Napríklad nie je možné vedieť, či galaxia zobrazená na okraji je eliptická, lentikulárna alebo špirála.

Obrovské eliptické galaxie patria medzi najväčšie objekty vo vesmíre. Najjednoduchšie je pozorovať, aj keď oveľa menšie verzie, nazývané trpasličí eliptické galaxie, sú omnoho väčšie.

Obrázok 5. Eliptická galaxia NGC 1316 v súhvezdí Fornax sa spája s inou menšou galaxiou. Zdroj: Obrázkový kredit: NASA / JPL-Caltech / CTIO.

Lentikulárne a špirálové galaxie

Lentikulárne galaxie sú v tvare disku, bez špirálových ramien, ale môžu byť zakryté. Ich nomenklatúra je S0 alebo SB0 a majú pravú vidlicu na obrázku. V závislosti od množstva prachu (vysoko absorpčné zóny) na vašom disku sa rozdelia na S01, SB01 až S03 a SB03.

S galaxie S sú správne špirálové galaxie, zatiaľ čo SB sú špirálové galaxie s blokovanou dráhou, pretože sa zdá, že špirály vyčnievajú z tyče cez centrálnu vydutie. Drvivá väčšina galaxií má tento tvar.

Obe triedy galaxií sa zase vyznačujú mierou ľahkosti špirálových ramien a sú označené malými písmenami. Tieto sa určujú porovnaním veľkosti najväčšieho vydutia s dĺžkou disku: L vydutia / L disku.

Obrázok 6. Krásna špirálna galaxia Andromeda v súhvezdí Cassiopea. Zdroj: Wikimedia Commons Obrázok z NASA).

Napríklad, ak je tento kvocient ≈ 0,3, galaxie sa označujú ako Sa, ak je to jednoduchá špirála, alebo SBa, ak je zakázaná. V týchto sa špirály zdajú byť prísnejšie a koncentrácia hviezd v náručí je miernejšia.

Ako postupnosť pokračuje doprava, špirály sa javia voľnejšie. Pomer vydutie / disk pre tieto galaxie je: L vydutie / L disk ~ 0,05.

Ak má galaxia stredné vlastnosti, môžu sa pridať až dve malé písmená. Napríklad Mliečna dráha je niektorými klasifikovaná ako SBbc.

Nepravidelné galaxie

Sú to galaxie, ktorých tvar nezodpovedá žiadnemu zo vzorov opísaných vyššie.

Hubble sám ich rozdelil do dvoch skupín: Irr I a Irr II, kde sú prvé usporiadané len o niečo viac organizované ako druhé, pretože majú niečo, čo pripomína tvar špirálových ramien.

Dalo by sa povedať, že Irr II galaxie sú amorfné a nemajú rozpoznateľnú vnútornú štruktúru. Irr I aj Irr II sú zvyčajne menšie ako eliptické galaxie alebo majestátne špirálové galaxie. Niektorí autori ich radšej označujú ako trpasličí galaxie. Medzi najznámejšie nepravidelné galaxie patria susedné Magellanove oblaky klasifikované ako Irr I.

Obrázok 7. Nepravidelná galaxia NGC 5408, objavená v súhvezdí Centaurus John Herschel v roku 1834. Najprv sa považovalo za planetárnu hmlovinu. Zdroj: Wikimedia Commons.

Po vydaní Hubbleovej sekvencie francúzsky astronóm Gerard de Vaucouleurs (1918 - 1995) navrhol odstrániť nomenklatúru Irr I a Irr II a nazvať Irr I, ktoré majú niektoré špirálové ramená, ako Sd - SBd galaxie, Sm - SBm alebo Im ("m" je pre Magellanovu galaxiu).

Nakoniec sa galaxie, ktorých tvar je skutočne nepravidelný a bez stopy špirály, jednoducho nazývajú Go. Vďaka tomu zostala moderná klasifikácia takto:

Ako sa tvoria galaxie?

Tvorba galaxií je dnes predmetom aktívnej diskusie. Kozmológovia sa domnievajú, že počiatočný vesmír bol dosť temný, plný oblakov plynu a temnej hmoty. Je to kvôli teórii, že prvé hviezdy sa vytvorili za pár stoviek miliónov rokov po Veľkom tresku.

Akonáhle je vytvorený mechanizmus výroby hviezd, ukázalo sa, že má výkyvy nahor a nadol. A keďže hviezdy tvoria galaxie, existujú rôzne mechanizmy, ktoré vedú k tvorbe galaxií.

Gravitačná príťažlivosť je praveká sila, ktorá uvádza do pohybu tvorbu kozmických objektov. Malá akumulácia hmoty v určitom okamihu priťahuje viac hmoty a začína sa hromadiť.

Predpokladá sa, že Mliečna dráha začala týmto spôsobom: malé hromadenia hmoty, ktoré nakoniec dali vznik guľovým zhlukom halo, medzi ktorými sú najstaršie hviezdy v galaxii.

Rotácia je spojená s hromadením hmoty, ktorá nasledovala po tejto počiatočnej perióde tvorby hviezd. A rotáciou sa vytvára moment hybnosti, ktorého zachovanie spôsobilo zrútenie sférickej hmoty, ktorá ju transformovala na plochý disk.

Veľkosť galaxií sa môže zväčšiť zlúčením s inými menšími galaxiami. To sa dnes považuje za prípad Mliečnej dráhy a jej menších susedov, Magellanových mračien.

Ďalšou fúziou očakávanou vo veľmi vzdialenej budúcnosti je zrážka s Andromedou, ktorá sa na rozdiel od väčšiny galaxií uzatvára. Andromeda je v súčasnosti vzdialená 2,2 milióna svetelných rokov.

Koľko galaxií je vo vesmíre?

Aj keď je väčšina vesmíru prázdna, podľa niektorých odhadov existujú milióny galaxií, z ktorých asi 100 biliónov. Iní odhadujú 2 bilióny galaxií. Väčšina vesmíru zostáva nepreskúmaná a na túto otázku neexistuje presná odpoveď.

Hubbleov vesmírny teleskop našiel iba 12 dní 10 000 galaxií najrôznejších foriem. Skutočný celkový počet galaxií vo vesmíre nie je známy. Pri pozorovaní ďalekohľadom je potrebné zdôrazniť, že idete ďalej nielen v diaľke, ale aj v čase.

Slnko, ktoré vidíme, trvalo nám 8,5 minút. Názor Andromedy, ktorý pozorujeme ďalekohľadom, je názor pred 2,2 miliónmi rokov. Preto to, čo vidíme zo Zeme, je v dosahu pozorovateľného vesmíru. Nateraz neexistuje spôsob, ako zistiť, čo leží ďalej.

Jedným zo spôsobov, ako odhadnúť, koľko galaxií je v pozorovateľnom vesmíre, je snímanie extrémne hlbokých snímok z Hubbleovho alebo XDF, ktoré predstavujú malú oblasť nebeskej sféry.

V jednom takomto zásahu bolo nájdených 5500 galaxií vo vzdialenosti 13,2 miliárd svetelných rokov. Vynásobením tejto hodnoty množstvom XDF pre celú nebeskú sféru odhadli uvedené 100 000 miliónov galaxií.

Všetko naznačuje, že v predchádzajúcich časoch existovalo viac galaxií, ako je tomu v súčasnosti, ale menší, modrý a nepravidelnejší tvar ako elegantné špirálové galaxie, ktoré dnes vidíme.

Príklady galaxií

Napriek svojej obrovskej veľkosti nie sú galaxie osamelé, ale sú zoskupené do hierarchických štruktúr.

Mliečná dráha patrí do tzv. Miestnej skupiny, v ktorej sú všetci členovia - okolo 54 - vo vzdialenosti nie väčšej ako 1 mega-parsec. Potom hustota galaxií klesá, až kým sa neobjaví ďalší zhluk podobný miestnej skupine.

Spomedzi obrovskej rozmanitosti nájdených galaxií stojí za to poukázať na prekvapivé príklady ich zvláštností:

Obrovské eliptické galaxie

Najväčšie doteraz nájdené galaxie sú v centre klastrov galaxií. Sú to obrovské eliptické galaxie, ktorých gravitácia ťahá iné galaxie a pohlcuje ich. V týchto galaxiách je rýchlosť tvorby hviezd veľmi nízka, takže aby mohli ďalej rásť, chytia iných.

Aktívne galaxie

Aktívne galaxie, na rozdiel od normálnejších a tichších galaxií ako je Mliečna dráha, emitujú frekvencie veľmi vysokej energie, oveľa vyššie ako tie, ktoré emitujú jadrá hviezd, bežné v každej galaxii.

Tieto vysokoenergetické frekvencie, ktorých sila je ekvivalentná miliardám slnečných lúčov, pochádzajú z jadra objektov, ako sú kvasary, objavené v roku 1963. Kvazár, jeden z najjasnejších objektov vo vesmíre, je prekvapivo schopný udržať túto rýchlosť po milióny rokov.

Seyfertove galaxie sú ďalším príkladom aktívnych galaxií. Doteraz bolo objavených niekoľko stoviek. Jeho jadro vyžaruje vysoko ionizované žiarenie, premenlivé v čase.

Obrázok 8. Galaxia Seyfert M 106. Zdroj: Wikimedia Commons. X-ray: NASA / CXC / Univ. of Maryland / AS Wilson a kol .; Optické: Pal.Obs. DSS; IR: NASA / JPL-Caltech; VLA: NRAO / AUI / NSF

Predpokladá sa, že v blízkosti centra sa obrovské množstvo plynného materiálu ponáhľa k strednej čiernej diere. Strata hmoty uvoľňuje žiarivú energiu v röntgenovom spektre.

Rádiové galaxie sú eliptické galaxie, ktoré emitujú veľké množstvo rádiových frekvencií, desaťtisíckrát viac ako bežné galaxie. V týchto galaxiách existujú zdroje - rádiové laloky - spojené vláknami hmoty s galaktickým jadrom, ktoré emitujú elektróny v prítomnosti intenzívneho magnetického poľa.

Referencie

1. Carroll, B. Úvod do modernej astrofyziky. 2 .. Vydanie. Pearson. 874-1037.
2. Galaxy. Obnovené z: es.wikipedia.org
3. Ako to funguje. 2016. Book of Space. 8 .. Vyd. Imagine Publishing Ltd., 134-150.
4. Galaxie. Získané z: astrofisica.cl/astronomiaparatodos.
5. Oster, L. 1984. Modern Astronomy. Redakcia Reverté. 315-394.
6. Pasachoff, J. 1992. Hviezdy a planéty. Peterson Field Guides. 148-154.
7. Quora. Koľko je galaxií? Obnovené z: es.quora.com.
8. Pravítko na meranie vesmíru. Získané z: henrietta.iaa.es
9. Čo je to galaxia? Zdroj: spaceplace.nasa.gov.