GALAKSIJA: KARAKTERISTIKE, KOMPONENTE, VRSTE, FORMACIJA - ARTE - 2025

Galaksija je konglomerat astronomskih objekata i stvari kao što su plin i prašinu oblaka, milijardama zvijezda, maglica, planeta, asteroida, kometa, crnih rupa, pa čak i puno tamne tvari, sve strukturirane zahvaljujući sili gravitacije.

Naš sunčev sustav dio je velike spiralne galaksije koja se zove Mliječni put. Ovaj naziv izveden s grčkog može se prevesti kao "mliječni put", zbog sličnosti slabo osvijetljenom pojasu koji prelazi nebesku sferu.

Slika 1. Prekrasna lentikularna galaksija poznata kao Sombrero Galaksija M104 u zviježđu Djevica, udaljena 29,35 milijuna svjetlosnih godina, viđena teleskopom Hubble. Izvor: Wikimedia Commons.

U vedrih ljetnih noći može se vrlo dobro promatrati između zviježđa Škorpiona i Strijelca, jer je u tom smjeru jezgro i gdje je gustoća zvijezda mnogo veća.

Povijest otkrića galaksija

Veliki grčki mislilac i matematičar Demokrit iz Abdera (460.-37. Pr. Kr.) Bio je prvi koji je sugerirao - u njegovo vrijeme nije bilo teleskopa - da je Mliječni put zapravo sastavljen od tisuće zvijezda, toliko daleko da ih nije bilo moguće razlikovati. druge.

Prošlo je neko vrijeme prije nego što se Galileo (1564-1642.) Složio s njim, kad je pokazao svojim teleskopom ustanovio da na nebu ima više zvijezda nego što je mogao računati.

Galileo Galilei - Izvor: Domenico Tintoretto

Njemački filozof Immanuel Kant (1724-1804.) Nagađao je da Mliječnu stazu čini toliko tisuća Sunčevih sustava i da je cjelokupan eliptični oblik i ritmički se vrti oko središta.

Nadalje, sugerirao je da postoje i druge zvijezde i planete, poput Mliječnog puta, i nazvao ih otočnim svemirima. Ti će otočni svemiri biti vidljivi sa Zemlje kao sićušni, slabašni dijelovi svjetlosti.

20 godina kasnije, 1774. godine, pojavio se Messier katalog, zbirka od 103 svemirskih objekata vidljivih do danas, a napravio ih je francuski astronom Charles Messier (1730-1817).

Među njima je bilo i nekih kandidata za otočke svemire, koji su jednostavno bili poznati kao maglice. Maglica M31 bila je jedna od njih, danas poznata kao susjedna galaksija Andromeda.

William Herschel (1738-1822) proširio bi popis objekata iz svemira na 2.500 i prvi opisao oblik Mliječnog puta. Međutim, znanstvenici još nisu shvatili da su određene maglice poput M31 i sami ogromni konglomerati zvijezda sličnih Mliječnom putu.

Bio je potreban teleskop dovoljne razlučivosti, a mogao bi ga se kupiti 1904. godine, kada je ogromni teleskop u opservatoriju Mount Wilson u Kaliforniji izgrađen sa zrcalom promjera 100 inča. Tek tada je veličina svemira postala očita, jer već neizmjerna Mliječna staza samo je jedna galaksija, među bezbroj njihovih konglomerata.

Godine 1924. Edwin Hubble (1889-1953.) Uspio je izmjeriti udaljenost do jedne od ovih spiralnih maglina, promatrajući kefeidne zvijezde u objektu M31, najznamenitiju maglu u obliku spiralnog oblika zvanu Andromeda.

Cefidi su zvijezde koje povremeno mijenjaju svjetlinu i to je proporcionalno razdoblju. Oni svjetliji imaju duži period.

Do tada je Harold Shapley (1885.-1972.) Procijenio veličinu Mliječnog puta, ali bio je toliko velik da je bio uvjeren da je maglica Andromeda u unutrašnjosti Mliječnog puta.

Međutim, Hubble je utvrdio da je udaljenost do Andromedinih cefeida mnogo veća od veličine Mliječnog puta i da je stoga nije moguće pronaći unutar nje. Andromeda je, poput Mliječnog puta, sama po sebi bila galaksija, iako je dugo vremena tako nazivala „ekstragalaktička maglica“.

Opće karakteristike

Galaksije imaju oblik i, kao što ćemo vidjeti kasnije, mogu se klasificirati prema ovom kriteriju. Oni također sadrže masu i uopće nisu statični entiteti jer imaju kretanje.

Postoje divovske i vrlo svijetle galaksije, poput Mliječnog puta i Andromede, a također i galaksije koje se nazivaju "patuljci", do tisuću puta manje svijetle. Da biste se upoznali s veličinama, korisno je znati neke mjerne jedinice koje se koriste u astronomiji. Prvo imamo svjetlosnu godinu.

Svjetlosna godina je jedinica udaljenosti jednaka udaljenosti koju svjetlost prijeđe u jednoj godini. Budući da je brzina svjetlosti 300 000 km / s, množeći se sa brojem sekundi u 365 dana, rezultat je otprilike 9 i pol milijardi kilometara.

Za usporedbu, udaljenost od Sunca do Zemlje iznosi 8,5 svjetlosnih minuta, oko 150 milijuna kilometara, što je otprilike ekvivalent jednoj AU ili astronomskoj jedinici, korisnoj u mjerenjima unutar Sunčevog sustava. Sljedeća najbliža Suncu je Proxima Centauri u 4,2 svjetlosne godine.

AU potiče još jednu široko korištenu jedinicu: parseks ili paralakse lučne sekunde. To što je tačka na udaljenosti od parseksa, znači da je njena paralaksa jednaka 1 luku sekunde između Zemlje i Sunca. Sljedeća slika to pojašnjava:

Slika 2. Shema za definiranje parseka. Izvor: Wikimedia Commons. Kes47 (?).

Veličina, kretanje i kemijski sastav

Veličine galaksija izuzetno su raznolike, od tako malih da jedva imaju tisuću zvijezda, do divovskih eliptičnih galaksija o kojima ćemo kasnije detaljno govoriti.

Tako imamo svoj Mliječni put promjera oko 100 000 svjetlosnih godina, što je velika galaksija, ali ne i najveća. NGC 6872 ima 520.000 svjetlosnih godina, oko 5 puta više od promjera Mliječnog puta, i najveća je spiralna galaksija poznata do danas.

Galaksije nisu statične. Općenito govoreći, zvijezde i oblaci plina i prašine okreću se oko središta, ali ne svi dijelovi neke galaksije se okreću jednakom brzinom. Zvijezde u središtu okreću se brže od vanjskih, u takozvanoj diferencijalnoj rotaciji.

Što se tiče kemijskog sastava, najčešći elementi u svemiru su vodik i helij. Unutar zvijezda, poput reaktora za nuklearnu fuziju, najteži elementi za koje znamo da se formiraju kroz periodičnu tablicu.

Boja i svjetlost galaksija mijenjaju se s vremenom. Mlađe galaksije su plave i svjetlije od starijih.

Galaksije u obliku elipse imaju tendenciju prema crvenoj boji, s brojnim starijim zvijezdama, dok su nepravilne one najsvjetlije. U galaksijama u obliku spirale, plava je koncentrirana prema središtu, a crvena prema periferiji.

Komponente galaksija

Prilikom promatranja galaksije mogu se identificirati sljedeće strukture: one koje su prisutne u Mliječnom putu, a koji je uzet kao model jer je najbolje proučen:

Disko i halo

Dvije osnovne strukture naše galaksije su disk i halo. Disk je u srednjoj ravnini određenoj galaksijom i sadrži veliku količinu međuzvjezdanog plina koja stvara nove zvijezde. Sadrži i stare zvijezde i otvorene grozdove - slabo strukturirano grupiranje zvijezda.

Treba napomenuti da nemaju sve galaksije istu stopu formiranja zvijezda. Smatra se da su eliptične galaksije znatno niže, za razliku od spirala.

Sunce je smješteno u galaktičkom disku Mliječnog puta, na ravnini simetrije i poput svih zvijezda na disku, orbitira oko galaksije slijedeći putanju približno kružnu i okomito na galaktičku os rotacije. Za završetak jedne orbite potrebno je oko 250 milijuna godina.

Halo prekriva galaksiju manje gustim sferoidnim volumenom, budući da je to područje s mnogo manje prašine i plina. Sadrži kuglaste nakupine, zvijezde grupirane po djelovanju gravitacije i mnogo starije od diska, pojedine zvijezde i također takozvanu tamnu tvar.

Tamna materija je vrsta materije čija je priroda nepoznata. Svoje ime duguje činjenici da ne emitira elektromagnetsko zračenje, a njegovo postojanje predloženo je da se objasni činjenica da se zvijezde vani kreću brže od očekivanog.

Brzina kojom se zvijezda kreće u odnosu na središte galaksije ovisi o tome kako je materija raspoređena, budući da zbog gravitacijske privlačnosti zvijezda ostaje u orbiti. Veća brzina znači da postoji više materije koja se ne može vidjeti: tamna tvar.

Žarulja, galaktičko jezgro i šipka

Osim diska i haloa, u galaksiji postoji ispupčenje, središnje ispupčenje ili galaktičko jezgro, gdje je veća gustoća zvijezda, zbog čega su vrlo blistavi.

Njegov je oblik približno sferičan - premda je Mliječni put više poput kikirikija, a u njegovom je središtu jezgra, sastavljena od crne rupe, činjenica koja se čini uobičajena u mnogim galaksijama, posebno u spiralne.

Predmeti koji se nalaze u blizini jezgre rotiraju se, kao što smo rekli, mnogo brže od onih koji su dalje. Tamo je brzina proporcionalna udaljenosti od središta.

Neke spiralne galaksije poput naše imaju šipku, strukturu koja teče kroz središte i iz koje izlaze spiralne ruke. Postoji više zabranjenih spiralnih galaksija bez prepreka.

Smatra se da šipke omogućavaju transport materije od krajeva do lukovice i zadebljavaju je promičući stvaranje zvijezda u jezgri.

Slika 3. Komponente Mliječnog puta. Sunce se nalazi u jednom od krakova i ima rotacijski pokret oko središta galaksije, kao i vertikalno kretanje. Izvor: Wikimedia Commons.

Vrste galaksija

Prvo što primijetite kada gledate galaksije kroz teleskop je njihov oblik. Na primjer, velika galaksija Andromeda spiralno je oblikovana, dok je njen pratitelj NGC 147 eliptičan.

Klasifikacijski sustav galaksije temelji se na obliku koji imaju i danas se najčešće koristi Hubble-ovom tuning vilicom ili sekvencom koju je oko 1926. stvorio Edwin Hubble, a kasnije su je modificirali on i drugi astronomi, kako su se pojavile nove informacije.

Hubble je shemu dizajnirao u uvjerenju da predstavlja svojevrsnu evoluciju galaksije, ali danas se zna da to nije slučaj. Slova se u nizu koriste za označavanje galaksija: E za eliptične galaksije, S za spiralne galaksije i Irr za nepravilne oblike.

Slika 4. Hubble vilica. Izvor: Wikimedia Commons.

Eliptične galaksije

S lijeve strane, na vratu vilice, nalaze se eliptične galaksije predstavljene slovom E. Zvijezde koje ih čine raspoređene su na manje ili više jednoličan način.

Broj koji prati slovo ukazuje na to koliko je eliptična galaksija -eleptičnost-, počevši od E0, koji je najsferičniji, do E7, koji je najviše spljošten. Nisu opažene galaksije eliptičnosti veće od 7. Označivanje ovog parametra kao:

= = 1 - (β / ɑ)

Sa α i β kao prividne velike i manje polu-osi elipse. Međutim, ove su informacije relativne, jer mi imamo samo pogled sa Zemlje. Na primjer, nije moguće znati je li galaksija prikazana na rubu eliptična, lentikularna ili spiralna.

Ogromne eliptične galaksije spadaju u najveće objekte u svemiru. Najlakše su ih promatrati, iako su mnogo manje inačice, nazvane patuljaste eliptične galaksije, mnogo obilnije.

Slika 5. Eliptična galaksija NGC 1316, u zviježđu Fornax, koja se spaja s drugom manjom galaksijom. Izvor: Kreditna slika: NASA / JPL-Caltech / CTIO.

Lentikularne i spiralne galaksije

Lentikularne galaksije su u obliku diska, bez spiralnih krakova, ali mogu se zabraniti. Njihova nomenklatura je S0 ili SB0 i nalaze se točno na vrhu figure. Ovisno o količini prašine (zone visoke apsorpcije) na vašem disku, dijele se na S01, SB01 do S03 i SB03.

S galaksije su prave spiralne galaksije, dok su SB zabranjene spiralne galaksije, jer se čini da spirale projiciraju iz šipke kroz središnju izbočinu. Ogromna većina galaksija ima ovaj oblik.

Obje klase galaksija razlikuju se zauzvrat stupnjem lakoće spiralnih krakova i označene su malim slovom. Oni se određuju usporedbom veličine najvećeg ispupčenja s duljinom diska: L ispupčenja / L diska.

Slika 6. Prekrasna spiralna galaksija Andromeda u sazviježđu Kasiopeja. Izvor: Wikimedia Commons Image od NASA-e).

Na primjer, ako je taj kvocijent ≈ 0,3, galaksije su označene kao Sa ako je jednostavna spirala, ili SBa ako je zabranjeno. Kod njih se čini da su spirale čvršće, a koncentracija zvijezda u rukama manja.

Kako se niz nastavlja udesno, spirale izgledaju labavije. Omjer ispupčenja / diska za ove galaksije iznosi: L ispupčenje / L disk ≈ 0,05.

Ako galaksija ima intermedijarne karakteristike, mogu se dodati do dva mala slova. Na primjer, Mliječni put neki klasificiraju kao SBbc.

Nepravilne galaksije

To su galaksije čiji oblik ne odgovara nijednom od gore opisanih obrazaca.

Sam Hubble podijelio ih je u dvije skupine: Irr I i Irr II, pri čemu su prve samo malo organiziranije od druge jer imaju nešto što podsjeća na oblik spiralnih krakova.

Galaksije Irr II su, mogli bismo reći, amorfne i bez prepoznatljive unutarnje strukture. I Irr I i Irr II obično su manje od eliptičnih galaksija ili veličanstvenih spiralnih galaksija. Neki autori radije ih nazivaju patuljskim galaksijama. Među najpoznatije nepravilne galaksije su susjedni Magelanski oblaci, klasificirani kao Irr I.

Slika 7. Nepravilna galaksija NGC 5408, koju je u zviježđu Centaurus otkrio John Herschel 1834. U početku se vjerovalo da je planetarna maglica. Izvor: Wikimedia Commons.

Nakon objave Hubble sekvence, francuski astronom Gerard de Vaucouleurs (1918. - 1995.) predložio je uklanjanje nomenklature Irr I i Irr II i nazvao Irr I, koji ima nekoliko spiralnih krakova, kao Sd - SBd galaksije, Sm - SBm ili Im ("m" je za Magelanovu galaksiju).

Napokon, galaksije čiji je oblik doista nepravilan i bez ikakvog traga od spirale jednostavno se nazivaju Go. S time je suvremena klasifikacija ostala takva:

Kako se formiraju galaksije?

Formiranje Galaksije danas je predmet aktivne rasprave. Kozmolozi vjeruju da je rani svemir bio prilično mračan, ispunjen oblacima plina i tamnom materijom. To je zbog teorije da su se prve zvijezde formirale u nekoliko stotina milijuna godina nakon Velikog praska.

Jednom kada se uspostavi zvjezdani mehanizam proizvodnje, ispada da se stopa povećava. A budući da su zvijezde ono što čine galaksije, postoje različiti mehanizmi koji dovode do stvaranja galaksija.

Gravitaciona privlačnost je iskonska sila koja pokreće stvaranje kozmičkih objekata. Malo nakupljanje materije u nekom trenutku privlači više materije i ona se počinje gomilati.

Smatra se da je Mliječni put započeo ovako: male nakupine materije koje su na kraju stvorile kuglaste nakupine haloa, među kojima su najstarije zvijezde u galaksiji.

Rotacija je svojstvena nakupljanju mase koja je pratila ovo početno razdoblje formiranja zvijezda. A rotacijom se stvara kutni zamah, čija je zaštita proizvela kolaps sferne mase pretvarajući je u ravni disk.

Galaksije se mogu povećavati u veličini spajanjem s drugim manjim galaksijama. Vjeruje se da je to slučaj danas s Mliječnim putem i njegovim manjim susjedima, magelanskim oblacima.

Još jedno spajanje koje se očekuje u vrlo dalekoj budućnosti je sudar s Andromedom koji se, za razliku od većine galaksija, zatvara pred nama. Andromeda je trenutno udaljena 2,2 milijuna svjetlosnih godina.

Koliko galaksija postoji u svemiru?

Iako je većina prostora prazna, prema nekim procjenama postoje milijuni galaksija, možda 100 bilijuna njih. Drugi procjenjuju 2 bilijuna galaksija. Većina svemira ostaje neistražena i ne postoji točan odgovor na to pitanje.

U samo 12 dana, svemirski teleskop Hubble pronašao je 10 000 galaksija najrazličitijih oblika. Stvarni ukupni broj galaksija u svemiru nije poznat. Kada promatrate teleskopom, potrebno je naglasiti da idete dalje ne samo u daljini, već i u vremenu.

Sunčevoj svjetlosti koju vidimo trebalo je 8,5 minuta da dođe do nas. Pogled na Andromedu koji promatramo dvogledom je pogled od prije 2,2 milijuna godina. Zato se ono što vidimo sa Zemlje nalazi u dosegu svemira koji se može promatrati. Za sada ne postoji način da se vidi što stoji iza.

Jedan od načina da se procijeni koliko galaksija ima u promatranom svemiru je snimanje ekstremno dubokih snimaka polja s Hubblea ili XDF-a, koji predstavljaju malo područje nebeske sfere.

U jednom takvom snimku pronađeno je 5500 galaksija udaljenih 13,2 milijarde svjetlosnih godina. Pomnoživši ovu vrijednost s količinom XDF za cijelu nebesku sferu, procijenili su 100 000 milijuna spomenutih galaksija.

Sve ukazuje da je u ranijim vremenima bilo više galaksija nego sada, ali manje, plave i nepravilnijeg oblika od elegantnih spiralnih galaksija kakve danas vidimo.

Primjeri galaksija

Unatoč ogromnoj veličini, galaksije nisu samotne, već su grupirane u hijerarhijske strukture.

Mliječni put pripada takozvanoj Lokalnoj grupi u kojoj su svi članovi - oko 54 - na udaljenosti ne većoj od 1 Mega-parsec. Tada se gustoća galaksija smanjuje sve dok se ne pojavi još jedan klaster sličan Lokalnoj grupi.

Među ogromnim mnoštvom pronađenih galaksija, vrijedno je istaknuti nekoliko iznenađujućih primjera za njihove posebnosti:

Divovske eliptične galaksije

Najveće dosad pronađene galaksije nalaze se u središtu nakupina galaksija. Oni su ogromne eliptične galaksije čija gravitacija povlači druge galaksije, zahvaćajući ih. U ovim galaksijama stopa stvaranja zvijezda je vrlo niska, tako da bi neprestano rasli oni ostaju u zamci.

Aktivne galaksije

Aktivne galaksije, za razliku od normalnijih i mirnijih poput Mliječnog puta, emitiraju frekvencije vrlo visoke energije, mnogo veće od onih koje emitiraju jezgre zvijezda, uobičajene u bilo kojoj galaksiji.

Ove visokoenergetske frekvencije čija je snaga jednaka milijardama sunca izlaze iz jezgre objekata kao što su kvazari, otkriveni 1963. Iznenađujuće, kvazar, jedan od najsvjetlijih objekata u svemiru, sposoban je održavati tu brzinu milijunima godina.

Seyfertove galaksije još su jedan primjer aktivnih galaksija. Do sada je otkriveno nekoliko stotina njih. Njegova jezgra emitira visoko ionizirano zračenje, promjenjivo u vremenu.

Slika 8. Galaksija Seyfert M 106. Izvor: Wikimedia Commons. X-zraka: NASA / CXC / Univ. Maryland / AS Wilson i sur.; Optički: Pal.Obs. DSS; IR: NASA / JPL-Caltech; VLA: NRAO / AUI / NSF

Vjeruje se da u blizini centra ogromna količina plinovitog materijala žuri prema središnjoj crnoj rupi. Gubitak mase oslobađa zračenje energije u spektru rendgenskih zraka.

Radio galaksije su eliptične galaksije koje emitiraju velike količine radio frekvencija, deset tisuća puta više od običnih galaksija. U tim galaksijama postoje izvori - radio lobovi - povezani vlaknima materije s galaktičkim jezgrom, koji emitiraju elektrone u prisutnosti intenzivnog magnetskog polja.

Reference

1. Carroll, B. Uvod u modernu astrofiziku. 2.. Izdanje. Pearson. 874-1037.
2. Galaksija. Oporavilo sa: es.wikipedia.org
3. Kako radi. 2016. Knjiga prostora. 8.. Ed. Zamislite Publishing Ltd. 134-150.
4. Galaksije. Oporavak od: astrofisica.cl/astronomiaparatodos.
5. Oster, L. 1984. Moderna astronomija. Uredništvo Reverté. 315-394.
6. Pasachoff, J. 1992. Zvijezde i planeti. Peterson terenski vodiči. 148-154.
7. Quora. Koliko galaksija ima? Oporavak od: es.quora.com.
8. Vladar koji mjeri svemir. Oporavak od: henrietta.iaa.es
9. Što je galaksija? Preuzeto s: spaceplace.nasa.gov.