ŠPIRÁLOVÉ GALAXIE: CHARAKTERISTIKY A TYPY - ARTE - 2025

Špirálové galaxie je monumentálny zhluk kotoučovitých hviezdy s špirálových ramien, pripomínajúce tvar veterník. Tvar ramien sa veľmi líši, ale všeobecne je kondenzované centrum jasne rozlíšené obklopené diskom, z ktorého vyrastajú špirály.

Takmer 60% galaxií, ktoré sú v súčasnosti známe, sú špirály s nasledujúcimi charakteristickými štruktúrami: centrálne hrče alebo galaktické hrče, disk, špirálové ramená a halo.

Obrázok 1. Galaxia Veterník v súhvezdí Ursa Major sa nachádza 21 miliónov svetelných rokov od Zeme. Zdroj: Wikimedia Commons. ESA / Hubble.

Sú to galaxie mimoriadnej krásy, ktoré sa môžu nachádzať v súhvezdiach ako Eridano. Všetky boli zakódované vďaka práci astronóma Edwina Hubblea (1889-1953).

vlastnosti

Dve tretiny špirálnych galaxií majú stredovú tyčinku tvoriacu podtyp nazývaný špirálové galaxie s prerušovanou dráhou, ktorý ich odlišuje od jednoduchých špirálových galaxií. Majú len dve špirály vychádzajúce z tyče a navíjajúce sa rovnakým smerom. Naša Mliečná dráha je príkladom špirálovitej galaxie s obmedzeným prístupom, aj keď ju z našej pozície nemôžeme pozorovať.

Centrálne vydutie je červenkastej farby kvôli prítomnosti starších hviezd. V samotnom jadre je málo plynu a v strede sa zvyčajne nachádza čierna diera.

Disk je modrý a bohatý na plyn a prach, s prítomnosťou mladých a horúcich hviezd, ktoré obiehajú takmer kruhovými cestami okolo galaktického jadra, ale pomalšie ako jadrá.

Pokiaľ ide o špirály, prichádzajú vo veľkom množstve, od tých, ktoré sú pevne ovinuté okolo centrálneho vydutia alebo ramená usporiadané otvorenejšie na ňom. Vynikajú vďaka veľkému počtu horúcich, modrých a mladých hviezd, ktoré obsahujú.

Existuje niekoľko teórií o tom, prečo sa formujú, o ktorých budeme hovoriť neskôr.

Nakoniec je tu guľový halo, ktoré obklopuje celý disk, chudobné na plyn a prach, v ktorom sú najstaršie hviezdy zoskupené do guľovitých hviezdokopov, obrovské skupiny s tisíckami až miliónmi hviezd, ktoré sa pohybujú vysokou rýchlosťou.

Druhy špirálových galaxií

Na klasifikáciu galaxií podľa ich morfológie (vzhľadu pri pohľade zo Zeme) sa používa ladiaca vidlica, ktorú vytvoril Edwin Hubble v roku 1936. Túto klasifikáciu neskôr upravili iní astronómovia pridaním podtypov a čísel do pôvodnej notácie.

Hubbleove galaxie kódovali písmeno Hub takto: E pre eliptické galaxie, SO pre galaxie lentikulárneho tvaru a S pre špirály.

Neskôr boli pridané ďalšie dve kategórie, aby zahŕňali špirálové galaxie s blokovanou SB a galaxie, ktorých tvar nesleduje vzor a sú nepravidelné: Irr. Asi 90% všetkých pozorovaných galaxií je eliptických alebo špirálových. Iba 10% je v kategórii Irr.

Obrázok 2. Schéma ladenia vidlíc galaxií. Zdroj: Wikimedia Commons. Pôvodný používateľ, ktorý odovzdal video, bol Cosmo0 na anglickej Wikipédii (pôvodný text: neuvedené).

Hubbleovci verili, že galaxie začali svoj život ako sférické štruktúry typu E0 a potom vyvinuli zbrane a stali sa špirálovými galaxiami, ktoré by nakoniec boli nepravidelné.

Ukázalo sa však, že to tak nie je. Eliptické galaxie majú oveľa pomalší rotačný pohyb, ktorý im nespôsobí vyrovnanie a vytvorenie špirály.

Na ramenách ladiacej vidlice Hubble sú špirálové galaxie: S pre normálne špirály a SB pre špirálové špirály. Malé písmená označujú podtypy: „a“ znamená, že cievky sú pevne uzavreté okolo jadra, zatiaľ čo písmeno „c“ sa používa, keď sú voľnejšie. Zodpovedajúcim spôsobom sa zvyšuje aj podiel plynu.

Mliečna dráha je typu SBb, so Slnkom v jednom zo špirálových ramien: rameno Orionu, tzv. Pretože v ňom sa nachádzajú aj hviezdy tejto konštelácie, jedna z najpozoruhodnejších z pohľadu Zeme.

Teórie o pôvode špirály

Pôvod špirálových ramien nie je zatiaľ s istotou známy, existuje však niekoľko teórií, ktoré sa ich snažia vysvetliť. Najskôr astronómovia pozorovali, že rôzne štruktúry špirálovej galaxie rotujú rôznymi rýchlosťami. Toto je známe ako diferenciálna rotácia a je charakteristická pre tieto typy galaxií.

Interiér disku špirálových galaxií rotuje oveľa rýchlejšie ako exteriér, zatiaľ čo halo sa neotáča. Z tohto dôvodu sa spočiatku verilo, že to bola príčina objavenia sa špirálov, a nielen to, je to tiež dôkaz existencie temnej hmoty.

Ak by to tak však bolo, špirály by boli krátkodobé (samozrejme z astronomického hľadiska), pretože nakoniec by sa okolo seba ovinuli a zmizli.

Vlny hustoty a vlastné množenie hviezd

Viac akceptovanou teóriou na vysvetlenie existencie špirál je vlna hustoty. Táto teória, ktorú vytvoril švédsky astronóm Bertil Lindblad (1895 - 1965), predpokladá, že hmota prežíva variácie v jej koncentrácii, ktorá sa rovnako ako zvuk môže šíriť v galaktickom prostredí.

Týmto spôsobom sa vytvárajú oblasti s väčšou koncentráciou, ako sú špirály a iné s menšou plochou, čo by boli medzery medzi nimi. Tieto oblasti však majú obmedzené trvanie, takže ramená sa môžu pohybovať, hoci ich tvar v priebehu času pretrváva.

To vysvetľuje, prečo sú špirály veľmi aktívnymi regiónmi z hľadiska hviezdnej výroby. Tam sú plyn a prach koncentrovanejšie, takže zasahuje gravitácia, takže hmota sa zhlukuje a vytvára protostars, čo vedie k vzniku mladých a veľkých hviezd.

Ďalšou teóriou, ktorá sa snaží vysvetliť špirály, je teória sebapropagovania. O masívnych modrých hviezdach v špirálnych ramenách je známe, že majú krátke trvanie v porovnaní s chladnejšími, červenšími hviezdami v jadre.

Prvý z nich zvyčajne končí svoj život gigantickými explóziami supernov, ale materiál sa dá recyklovať na nové hviezdy na rovnakom mieste ako tie predchádzajúce: špirálové ramená.

Vysvetlilo by to to pretrvávanie zbraní, ale nie ich pôvod. Z tohto dôvodu sa astronómovia skôr domnievajú, že sú spôsobené kombináciou faktorov: rovnaká diferenciálna rotácia, existencia hustotných vĺn, samo šírenie hviezd a interakcie s inými galaxiami.

Všetky tieto okolnosti spolu vedú k vzniku rôznych typov špirálových ramien: tenkých a zreteľne ohraničených alebo hrubých a zle definovaných.

Rozdiely s eliptickými galaxiami

Najviditeľnejší rozdiel je v tom, že hviezdy v eliptických galaxiách sú rovnomernejšie rozmiestnené ako v špirále. V nich sa javia koncentrované v červenkastom disku a rozptýlené v špirálovitých ramenách, modrastej farby, zatiaľ čo distribúcia v eliptických galaxiách je oválna.

Ďalším charakteristickým znakom je prítomnosť alebo neprítomnosť medzihviezdneho plynu a prachu. V eliptických galaxiách sa väčšina hmoty dávno zmenila na hviezdy, takže majú málo plynu a prachu.

Čo sa týka špirálovitých galaxií, existujú oblasti, v ktorých je bohatý plyn a prach, z ktorých vznikajú nové hviezdy.

Ďalším pozoruhodným rozdielom je typ hviezd. Astronómovia rozlišujú dve hviezdne populácie: populácia I mladá a populácia II, staršie hviezdy. Eliptické galaxie obsahujú hviezdy populácie II a niekoľko prvkov ťažších ako hélium.

Naopak, špirálové galaxie obsahujú populácie I a II. Na disku a ramenách prevláda populácia I, mladšia as vysokou metalicitou. To znamená, že obsahujú ťažké prvky, zvyšky hviezd, ktoré už zmizli, zatiaľ čo v halo sú najstaršie hviezdy.

To je dôvod, prečo sa hviezdy naďalej tvoria v špirálovitých galaxiách, zatiaľ čo v eliptických galaxiách nie. A je to tak, že eliptické galaxie sú pravdepodobne výsledkom zrážok medzi špirálovými a nepravidelnými galaxiami, počas ktorých mizne väčšina kozmického prachu a s tým aj možnosť vytvárať nové hviezdy.

Tieto kolízie medzi galaxiami sú častými udalosťami, v skutočnosti sa verí, že Mliečna dráha je v kolízii s malými satelitnými galaxiami: galaxia trpaslíka eliptického trpaslíka SagDEG a trpasličí galaxia Canis Major.

Porovnávacia tabuľka

Rozdiely medzi eliptickými a špirálovými galaxiami. Zdroj: Fanny Zapata.

Príklady špirálových galaxií

Vo vesmíre je veľa špirálnych galaxií. Pri pohľade zo Zeme sú objektmi mimoriadnej krásy vďaka svojim rôznym formám. Napríklad v súhvezdí Eridano existuje päť špirálnych galaxií rôznych typov, vrátane troch premlčaných. Jedným z nich je NGC 1300, zobrazené nižšie.

Obrázok 3. Špirálová špirálna galaxia NGC 1300 v Erídane. Kevin Gill z Los Angeles, Kalifornia, Spojené štáty

Mliečna dráha

Je to galaxia, v ktorej je slnečná sústava umiestnená v jednom zo svojich špirálových ramien. Obsahuje od 100 do 400 miliárd hviezd s odhadovanou veľkosťou od 150 do 200 000 svetelných rokov. Je súčasťou takzvanej miestnej skupiny galaxií, spolu s Andromedou a približne 50 ďalšími galaxiami, takmer všetkými trpaslíkmi.

Andromeda

Známy tiež ako M31, nachádza sa v súhvezdí Andromeda, v blízkosti súhvezdí Cassiopeia s jeho rozpoznateľným tvarom W. Je možné ho vidieť voľným okom alebo s dobrým ďalekohľadom za jasných nocí bez mesiaca.

Aj keď sa to už objavilo v záznamoch starovekých arabských astronómov, nebolo známe, že to bola galaxia až na začiatku 20. storočia, vďaka pozorovaniam Edwina Hubbla.

Obrázok 4. Galaxia Andromeda. Zdroj: Pixabay.

Je vzdialená asi 2,5 milióna svetelných rokov a má veľkosť Mliečnej dráhy, hoci sa predpokladá, že je o niečo masívnejšia. Posledné odhady však naznačujú, že jeho hmotnosť je porovnateľná s hmotnosťou našej vlastnej galaxie.

Andromeda sa k nám blíži veľkou rýchlosťou, takže sa očakáva, že za približne 4,5 miliardy rokov sa zrazí s Mliečnou cestou, čo vedie k vzniku obrovskej eliptickej galaxie.

Whirlpool Galaxy

Nachádza sa v Messierovom katalógu ako objekt M51 a bol objavený samotným Charlesom Messierom v roku 1773. Nachádza sa v súhvezdí Canes Venatici na boreálnej oblohe, neďaleko Bootes a Leo, odkiaľ ho možno vidieť ďalekohľadom.

Tento majestátny astronomický objekt má typický tvar špirálovej galaxie a je v odhadovanej vzdialenosti 16 až 27 miliónov svetelných rokov. Na sprievodných obrázkoch má sprievodnú galaxiu: galaxiu NGC 5195.

Obrázok 5. Vírivá galaxia a jej satelitná galaxia. Zdroj: Wikimedia Commons. NASA, ESA, S. Beckwith (STScI) a Hubble Heritage Team STScI / AURA)

Referencie

1. Carroll, B. Úvod do modernej astrofyziky. 2 .. Vydanie. Pearson.
2. Heras, A. Úvod Astronómia a astrofyzika. Obnovené z: antonioheras.com.
3. Oster, L. 1984. Modern Astronomy. Redakcia Reverté.
4. Wikipedia. Tvorba a vývoj galaxií. Obnovené z: es.wikipedia.org.
5. Wikipedia. Špirálové galaxie. Obnovené z: en.wikipedia.org.