SPIRALNE GALAKSIJE: KARAKTERISTIKE I VRSTE - ARTE - 2026

Spiralna galaksija je monumentalna grozd disk u obliku zvijezde sa spiralnim krakovima, nalik na oblik vjetrulje. Oblik krakova uvelike varira, ali općenito se kondenzirano središte jasno razlikuje okruženo diskom iz kojeg izviru spirale.

Gotovo 60% galaksija koje su trenutno poznate su spirale sa sljedećim karakterističnim strukturama: središnja izbočina ili galaktička izbočina, disk, spiralne ruke i halo.

Slika 1. Galaksija vrtača u sazviježđu Ursa Major koja se nalazi 21 milijun svjetlosnih godina od Zemlje. Izvor: Wikimedia Commons. ESA / Hubble.

Oni su galaksije izvanredne ljepote koje se mogu nalaziti u zviježđima poput Eridano. Svi su kodirani zahvaljujući radu astronoma Edwina Hubblea (1889-1953).

karakteristike

Dvije trećine spiralnih galaksija ima središnju traku, koja tvori podtipu nazvanu zabranjene spiralne galaksije, da bi ih razlikovala od jednostavnih spiralnih galaksija. Imaju samo dvije spirale koje izlaze iz šipke i vijugaju se u istom smjeru. Naš Mliječni put je primjer zabranjene spiralne galaksije, iako to ne možemo promatrati sa svog položaja.

Središnja izbočina je crvenkaste boje, zbog prisutnosti starijih zvijezda. U samoj jezgri ima malo plina, a u sredini se obično nalazi crna rupa.

Disk je sa svoje strane plavkast i bogat plinom i prašinom, s prisutnošću mladih i toplijih zvijezda koje kruže u gotovo kružnim stazama oko galaktičkog jezgra, ali sporije od onih u jezgri.

Što se tiče spirala, one dolaze u vrlo širokoj raznolikosti, u rasponu od onih koje se čvrsto umotavaju oko središnje izbočine ili ruku koje su otvorenije raspoređene na njoj. Oni se ističu zahvaljujući velikom broju vrućih, plavih, mladih zvijezda koje sadrže.

Postoji nekoliko teorija o tome zašto su formirane, o čemu ćemo govoriti kasnije.

Konačno, postoji sferni halo koji okružuje čitav disk, siromašan plinom i prašinom, u kojem su najstarije zvijezde grupirane u kuglaste zvijezde, ogromne nakupine s tisućama, pa čak i milijunima zvijezda, koje se kreću velikom brzinom.

Vrste spiralnih galaksija

Za razvrstavanje galaksija prema njihovoj morfologiji (izgled kakav se vidi sa Zemlje) koristi se tuning vilica koju je stvorio Edwin Hubble 1936. Tu su klasifikaciju kasnije modificirali drugi astronomi dodavanjem podvrsta i brojeva izvornom zapisu.

Hubble je na ovaj način kodirao slovom galaksije: E za eliptične galaksije, SO za galaktike u obliku leće i S za spirale.

Kasnije su dodane još dvije kategorije koje uključuju SB spiralne galaksije s preprekom i oblik čiji oblik ne slijedi obrazac i nepravilne su: Irr. Oko 90% svih promatranih galaksija su eliptične ili spiralne. Samo 10% je u kategoriji Irr.

Slika 2. Dijagram podešavanja vilica galaksija. Izvor: Wikimedia Commons. Originalni učitavač bio je Cosmo0 na engleskoj Wikipediji. (Izvorni tekst: nije dat).

Hubble je vjerovao da su galaksije započele svoj život kao sferne strukture tipa E0, a zatim su razvile oružje i postale su spiralne galaksije koje bi završile nepravilnim.

Međutim, pokazalo se da to nije slučaj. Eliptične galaksije imaju mnogo sporije rotacijsko gibanje što ih neće natjerati da se spljošte i generiraju spirale.

Na krakovima Hubbleove vilice su spiralne galaksije: S za normalne spirale i SB za zabranjene spirale. Mala slova označavaju podtipove: "a" označava da su zavojnice čvrsto zatvorene oko jezgre, dok se "c" koristi kad se olabavi. Ujedno se povećava i udio plina.

Mliječni put je tipa SBb, sa Suncem u jednom od spiralnih krakova: ruka Oriona, takozvana jer sadrži i zvijezde ovog zviježđa, jedne od najupečatljivijih što se vidi sa Zemlje.

Teorije o podrijetlu spirala

Podrijetlo spiralnih krakova još nije poznato sa sigurnošću, no postoji nekoliko teorija koje ih pokušavaju objasniti. Za početak, astronomi su ubrzo primijetili da se različite strukture u spiralnoj galaksiji okreću različitim brzinama. To je poznato kao diferencijalna rotacija i karakteristično je za ove vrste galaksija.

Unutrašnjost diska spiralnih galaksija rotira se mnogo brže od vanjske, dok se halo ne okreće. Iz tog razloga, u početku se vjerovalo da je to razlog pojave spirala i ne samo to, to je i dokaz postojanja tamne materije.

Međutim, ako je to slučaj, spirale bi bile kratkotrajne (naravno, astronomski), jer bi se završile omotale oko sebe i nestajale.

Valovi gustoće i samopromočivanje zvijezda

Prihvaćena teorija koja objašnjava postojanje spirala je ona talasa gustoće. Ova teorija, koju je stvorio švedski astronom Bertil Lindblad (1895-1965) postulati su da materija doživljava varijacije u svojoj koncentraciji, koje poput zvuka mogu širiti u galaktičkom okruženju.

Na taj se način stvaraju područja s većom koncentracijom, poput spirala i druga s manje, koja bi bila razmaci između njih. Ali ta područja imaju ograničeno trajanje, pa se ruke mogu kretati iako im oblik vremenom opstaje.

To objašnjava zašto su spirale vrlo aktivne regije u pogledu proizvodnje zvijezda. Tamo su plin i prašina koncentriraniji, pa gravitacija intervenira tako da se materija skuplja tvoreći protostare, što će stvoriti mlade i masivne zvijezde.

Druga teorija koja nastoji objasniti spirale je ona o samorazmnožavanju. Masivne plave zvijezde u spiralnim krakovima poznato je da su kratkotrajne u odnosu na hladnije, crvene zvijezde u jezgri.

Prvi obično završavaju svoj život u gigantskim eksplozijama supernove, ali materijal se može reciklirati u nove zvijezde na istom mjestu kao i prethodne: spiralne ruke.

To bi objasnilo postojanost oružja, ali ne i njihovo podrijetlo. Iz tog razloga, astronomi vjeruju da su posljedica kombinacije faktora: iste diferencijalne rotacije, postojanja valova gustoće, samopromočivanja zvijezda i interakcija pretrpljenih s drugim galaksijama.

Sve ove okolnosti zajedno stvaraju različite vrste spiralnih krakova: tanke i jasno podcrtane ili debele i slabo definirane.

Razlike s eliptičnim galaksijama

Najočitija razlika je da su zvijezde u eliptičnim galaksijama ravnomjernije raspoređene nego u spiralama. U njima se pojavljuju koncentrirani u crvenkastom disku i raspršeni u spiralnim krakovima, plavkasto obojene, dok je raspodjela u eliptičnim galaksijama ovalna.

Druga karakteristična karakteristika je prisutnost ili odsutnost međuzvjezdanih plinova i prašine. U eliptičnim galaksijama većina se stvari odavno pretvorila u zvijezde, pa imaju malo plina i prašine.

Sa svoje strane, spiralne galaksije imaju područja na kojima plin i prašina, koji stvaraju nove zvijezde, obiluju.

Sljedeća značajna razlika je vrsta zvijezda. Astronomi razlikuju dvije zvjezdane populacije: populaciju I mladu i populaciju II, starije zvijezde. Eliptične galaksije sadrže zvijezde II populacije i nekoliko elemenata teže od helija.

Suprotno tome, spiralne galaksije sadrže Populacije I i II. U disku i oružju dominira populacija koju sam mlađi i s visokom metaliklizmom. To znači da sadrže teške elemente, ostatke zvijezda koje su već nestale, dok su u halu najstarije zvijezde.

Zbog toga se zvijezde i dalje formiraju u spiralnim galaksijama, dok ih u eliptičnim galaksijama nemaju. A to je da su eliptične galaksije vjerojatno rezultat sudara spiralnih i nepravilnih galaksija tijekom kojih nestaje veći dio kozmičke prašine, a s njom i mogućnost stvaranja novih zvijezda.

Ti sudari galaksija su česti događaji, zapravo se vjeruje da je Mliječni put u koliziji s malim satelitskim galaksijama: eliptičnom patuljastom galaksijom Strijelca SagDEG i patuljastom galaksijom Canis Major.

Tabela usporedbe

Razlike između eliptičnih i spiralnih galaksija. Izvor: Fanny Zapata.

Primjeri spiralnih galaksija

Spiralne galaksije obiluju svemirom. Gledano sa Zemlje, oni su predmeti izvanredne ljepote zbog različitih oblika. Primjerice, u zviježđu Eridano nalazi se pet spiralnih galaksija različitih vrsta, uključujući tri zabranjene. Jedan od njih je NGC 1300, prikazan u nastavku.

Slika 3. Zabranjena spiralna galaksija NGC 1300 u Erídanu. Kevin Gill iz Los Angelesa, Kalifornija, Sjedinjene Države

Mliječna staza

To je galaksija koja nalazi Sunčev sustav u jednom od svojih spiralnih krakova. Sadrži između 100 i 400 milijardi zvijezda s procijenjenom veličinom između 150 - 200 tisuća svjetlosnih godina. Dio je takozvane Lokalne skupine galaksija, zajedno s Andromedom i još oko 50 galaksija, gotovo svim patuljcima.

Andromeda

Poznat i pod nazivom M31, smješten je u zviježđu Andromeda, blizu onoga Kasiopeje zbog svog prepoznatljivog oblika W. Može se vidjeti golim okom ili dobrim dvogledom u vedrim noćima bez mjeseca.

Iako se već pojavila u zapisima drevnih arapskih astronoma, nije bilo poznato da je galaksija sve do početka 20. stoljeća, zahvaljujući opažanjima Edwina Hubblea.

Slika 4. Galaksija Andromeda. Izvor: Pixabay.

Udaljenost je oko 2,5 milijuna svjetlosnih godina i veličine je Mliječnog puta iako se vjeruje da je ona malo masivnija. No nedavne procjene govore da je njegova masa uporediva s masom naše vlastite galaksije.

Andromeda nam se približava velikom brzinom, pa se očekuje da će se za oko 4,5 milijardi godina sudariti s Mliječnim putem, što će dovesti do gigantske eliptične galaksije.

Galaksija s vrtlogom

Pojavljuje se u Messierovom katalogu kao objekt M51, a sam ga je otkrio Charles Messier 1773. Nalazi se u zviježđu Canes Venatici na borealnom nebu, u blizini Bootesa i Lea, odakle se može vidjeti dvogledom.

Ovaj veličanstveni astronomski objekt ima tipičan oblik spiralne galaksije i nalazi se na procijenjenoj udaljenosti između 16 i 27 milijuna svjetlosnih godina. Ima prateću galaksiju jasno vidljivu na slikama teleskopa: galaksiju NGC 5195.

Slika 5. Galaksija vrtloga i njegova satelitska galaksija. Izvor: Wikimedia Commons. NASA, ESA, S. Beckwith (STScI) i Hubble Heritage tim STScI / AURA)

Reference

1. Carroll, B. Uvod u modernu astrofiziku. 2.. Izdanje. Pearson.
2. Heras, A. Uvod Astronomija i astrofizika. Oporavilo od: antonioheras.com.
3. Oster, L. 1984. Moderna astronomija. Uredništvo Reverté.
4. Wikipedia. Formiranje i evolucija galaksija. Oporavak od: es.wikipedia.org.
5. Wikipedia. Spiralne galaksije. Oporavilo sa: en.wikipedia.org.