GALAKTIKA: CHARAKTERISTIKOS, KOMPONENTAI, TIPAI, FORMAVIMAS - ARTE - 2025

Galaxy yra astronominių objektų ir medžiagų, tokių kaip dujų ir dulkių debesų, milijardų žvaigždžių, ūkų, planetų, asteroidų, kometų, juodųjų skylių, ir net tamsiosios medžiagos daug, visų struktūrizuotų dėka sunkio jėga susikaupimas.

Mūsų saulės sistema yra didelės spiralinės galaktikos, vadinamos Paukščių Taku, dalis. Šis iš graikų kalbos kilęs vardas gali būti išverstas kaip „pieno kelias“ dėl jo panašumo į silpnai apšviestą juostą, kertančią dangaus sferą.

1 paveikslas. Gražioji lenktinė galaktika, vadinama „Sombrero Galaxy M104“ Mergelės žvaigždyne, esanti 29,35 mln. Šviesmečių atstumu ir matoma Hablo teleskopu. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Aiškiomis vasaros naktimis labai gerai galima pastebėti Skorpiono ir Šaulio žvaigždynus, nes ta kryptimi yra branduolys ir ten, kur žvaigždžių tankis yra daug didesnis.

Galaktikų atradimo istorija

Didysis graikų mąstytojas ir matematikas Demokratas Abdera (460–370 m. Pr. Kr.) Pirmasis sugalvojo - jo laikais nebuvo teleskopų - kad Paukščių Takas iš tikrųjų buvo sudarytas iš tūkstančių žvaigždžių, esančių taip toli, kad jų nebuvo įmanoma atskirti. kita.

Prireikė šiek tiek laiko, kol „Galileo“ (1564–1642) su juo sutiko, kai nukreipdamas į savo teleskopą sužinojo, kad danguje yra daugiau žvaigždžių, nei jis galėtų suskaičiuoti.

„Galileo Galilei“ - Šaltinis: „Domenico Tintoretto“

Būtent vokiečių filosofas Immanuelis Kantas (1724–1804) spėliojo, kad Paukščių Taką sudarė tiek tūkstančių Saulės sistemų ir kad visa tai buvo elipsės formos ir ritmingai sukasi aplink centrą.

Be to, jis taip pat pasiūlė, kad egzistuoja kiti žvaigždžių ir planetų rinkiniai, tokie kaip Pieno kelias, ir pavadino juos salų visatomis. Šios salų visatos būtų matomos iš Žemės kaip mažos, silpnos šviesos dėmės.

Po 20 metų, 1774 m., Pasirodė Messier katalogas, kuriame yra 103 iki šiol matomų giliųjų kosminių objektų rinkinys, kurį sukūrė prancūzų astronomas Charlesas Messieris (1730–1817).

Tarp jų buvo keletas salų visatų kandidatų, kurie buvo žinomi tiesiog kaip ūkas. M31 ūkas buvo vienas iš jų, šiandien žinomas kaip kaimyninė Andromedos galaktika.

Williamas Herschelis (1738-1822) išplės giliųjų kosminių objektų sąrašą iki 2500 ir pirmiausia aprašė Paukščių Tako formą. Tačiau mokslininkai dar nesuvokė, kad kai kurie ūkai, tokie kaip M31, patys yra didžiuliai žvaigždžių konglomeratai, panašūs į Pieno kelią.

Reikėjo pakankamos skiriamosios gebos teleskopo, kurį buvo galima įsigyti 1904 m., Kai milžiniškas teleskopas Kalifornijos Mount Wilsono observatorijoje buvo pastatytas su 100 colių skersmens veidrodžiu. Tik tada visatos dydis tapo aiškus, nes milžiniškas Paukščių Takas yra tik viena galaktika, tarp daugybės jų konglomeratų.

1924 m. Edwinui Hablui (1889–1953) pavyko išmatuoti atstumą iki vieno iš šių spiralinių ūkų, stebint objekte M31 esančias į cefeidus panašias žvaigždes, ryškiausias spiralės formos ūkas, vadinamas Andromeda.

Cefeidai yra žvaigždės, kurios periodiškai keičia savo ryškumą ir tai yra proporcinga laikotarpiui. Ryškesni turi ilgesnius laikotarpius.

Iki to laiko Haroldas Shapley'as (1885–1972) buvo apskaičiavęs Paukščių Tako dydį, tačiau jis buvo toks didelis, kad buvo įsitikinęs, jog Andromedos ūkas yra Paukščių Tako viduje.

Tačiau Hablas nustatė, kad atstumas iki Andromedos cefeidų buvo daug didesnis už Paukščių Tako dydį, todėl jo nebuvo galima rasti jame. Andromeda, kaip ir Paukščių Takas, buvo savaime galaktika, nors ilgą laiką ji išliko vadinama „ekstragalaktiniu ūku“.

Bendrosios savybės

Galaktikos turi formą ir, kaip pamatysime vėliau, jas galima klasifikuoti pagal šį kriterijų. Jie taip pat turi masę ir visai nėra statiniai dariniai, nes juda.

Yra milžiniškos ir labai ryškios galaktikos, tokios kaip Paukščių Takas ir Andromeda, taip pat galaktikos, vadinamos „nykštukais“, iki tūkstančio kartų mažiau šviesios. Norint susipažinti su dydžiais, pravartu žinoti kai kuriuos matavimo vienetus, naudojamus astronomijoje. Pirmiausia turime šviesmečius.

Šviesos metai yra atstumo vienetas, lygus atstumui, kurį šviesa nuvažiuoja per vienerius metus. Šviesos greitis yra 300 000 km / s, padauginus iš sekundžių skaičiaus per 365 dienas, rezultatas yra maždaug 9 su puse milijardo kilometrų.

Palyginimui, atstumas nuo Saulės iki Žemės yra 8,5 šviesos minutės, apie 150 milijonų kilometrų, tai maždaug atitinka vieną AS ar astronominį vienetą, naudingą atliekant matavimus Saulės sistemoje. Kita arčiausiai Saulės esanti žvaigždė yra „Centro Proxima“, esant 4,2 šviesmečiams.

AS sukuria kitą plačiai naudojamą vienetą: lanko sekundės parseką arba paralaksą. Tai, kad taškas yra lygiagretaus atstumo atstumu, reiškia, kad jo paralaksas yra lygus 1 lanko sekundei tarp Žemės ir Saulės. Šis paveikslas jį paaiškina:

2 pav. Parsisiųsdinimo schema. Šaltinis: „Wikimedia Commons“. „Kes47“ (?).

Dydis, judėjimas ir cheminė sudėtis

Galaktikų dydžiai yra labai įvairūs: nuo tokių mažų, kad vos neturi tūkstančio žvaigždžių, iki milžiniškų elipsinių galaktikų, apie kurias vėliau išsamiai papasakosime.

Taigi, mūsų pieno kelias yra maždaug 100 000 šviesmečių skersmens, kuris yra didelė galaktika, bet ne pati didžiausia. NGC 6872 yra 520 000 šviesmečių, maždaug 5 kartus didesnis už Paukščių Tako skersmenį, ir yra didžiausia iki šiol žinoma spiralinė galaktika.

Galaktikos nėra statiškos. Paprastai tariant, žvaigždės ir dujų bei dulkių debesys sukasi aplink centrą, tačiau ne visos galaktikos dalys sukasi vienodai greitai. Žvaigždės centre sukasi greičiau nei išorinės, vadinamoje diferencine sukimosi kryptimi.

Kalbant apie cheminę sudėtį, labiausiai paplitę elementai Visatoje yra vandenilis ir helis. Žvaigždžių viduje, kaip ir branduolių sintezės reaktorius, sunkiausi elementai, kuriuos mes žinome, susidaro per periodinę lentelę.

Laikui bėgant galaktikų spalva ir ryškumas keičiasi. Jaunesnės galaktikos yra mėlynesnės ir šviesesnės už senesnes.

Elipsės formos galaktikos yra linkusios į raudoną spalvą, turinčią daugybę senesnių žvaigždžių, o netaisyklingos yra mėlyniausios. Spiralės formos galaktikose mėlyna spalva koncentruojasi link centro, o raudona - į pakraštį.

Galaktikų komponentai

Stebint galaktiką, galima nustatyti tokias struktūras kaip Paukščių Takas, kuris buvo laikomas modeliu, nes jis yra geriausiai ištirtas:

Disko ir halo

Dvi pagrindinės mūsų galaktikos struktūros yra diskas ir halo. Diskas yra vidurinėje galaktikos apibrėžtoje plokštumoje ir jame yra daug tarpžvaigždinių dujų, dėl kurių atsiranda naujos žvaigždės. Jame taip pat yra senų žvaigždžių ir atvirų klasterių - blogai struktūruotos žvaigždžių grupės.

Reikėtų pažymėti, kad ne visos galaktikos turi vienodą žvaigždžių susidarymo greitį. Manoma, kad elipsės galaktikos, palyginti su spiralėmis, turi daug mažesnį greitį.

Saulė yra Paukščių Tako galaktikos diske, simetrijos plokštumoje ir kaip visos disko žvaigždės, ji skrieja aplink galaktiką, eidama maždaug apvaliu ir statmenu galaktikos sukimosi ašiai keliu. Vienos orbitos užpildymas užtrunka apie 250 milijonų metų.

Halo dengia galaktiką mažiau tankiu sferoidiniu tūriu, nes tai yra regionas, kuriame daug mažiau dulkių ir dujų. Jame yra rutuliniai spiečiai, žvaigždės, sugrupuotos pagal sunkio jėgos poveikį ir daug senesnės už diską, atskiros žvaigždės ir taip pat vadinamoji tamsiosios medžiagos.

Tamsioji materija yra materijos rūšis, kurios prigimtis nežinoma. Savo vardą jis skolina tuo, kad neišskiria elektromagnetinės spinduliuotės, o jo egzistavimas buvo pasiūlytas paaiškinti faktą, kad žvaigždės lauke juda greičiau nei tikėtasi.

Greitis, kuriuo žvaigždė juda galaktikos centro atžvilgiu, priklauso nuo to, kaip materija pasiskirsto, nes žvaigždė išlieka orbitoje dėl gravitacijos traukos. Greitesnis greitis reiškia, kad yra daugiau materijos, kurios nematyti: tamsiosios medžiagos.

Lemputė, galaktikos branduolys ir juosta

Be disko ir halo, galaktikoje yra išsipūtimas, centrinis išsikišimas arba galaktikos branduolys, kur yra didesnis žvaigždžių tankis, todėl jie yra labai šviesūs.

Jo forma yra maždaug sferinė, nors Paukščių Tako forma labiau primena riešutą, o jo centre yra branduolys, sudarytas iš juodosios skylės - faktas, kuris atrodo įprastas daugelyje galaktikų, ypač spiraliniai.

Objektai, esantys šalia branduolio, sukasi, kaip mes sakėme, daug greičiau nei tie, kurie yra toliau. Ten greitis yra proporcingas atstumui iki centro.

Kai kurios spiralinės galaktikos, tokios kaip mūsų, turi juostą, struktūrą, einančią per centrą ir iš kurios kyla spiralės. Yra daugiau nei barjerinių spiralinių galaktikų.

Manoma, kad lazdelės gali pernešti medžiagą iš galų į lemputę, sutirštindamos ją, skatindamos žvaigždžių susidarymą branduolyje.

3 pav. Paukščių Tako komponentai. Saulė yra vienoje iš ginklų ir turi sukimosi judesį aplink galaktikos centrą, taip pat vertikalų judėjimą. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Galaktikų tipai

Pirmas dalykas, kuris vertinamas stebint galaktikas per teleskopą, yra jų forma. Pvz., Didžioji Andromedos galaktika yra spiralės formos, o jos palydovas NGC 147 yra elipsės formos.

Galaktikų klasifikavimo sistema pagrįsta jų turima forma ir šiandien labiausiai naudojama „Hablo“ tuningo šakutė arba seka, kurią maždaug 1926 m. Sukūrė Edvinas Hablas, o vėliau pakeitė jis pats ir kiti astronomai, pasirodžius naujai informacijai.

Hablas suprojektavo schemą manydamas, kad ji atspindi savotišką galaktikos evoliuciją, tačiau šiandien žinoma, kad taip nėra. Raidės yra naudojamos seka galaktikoms žymėti: E elipsinėms galaktikoms, S spiralinėms galaktikoms ir Irr netaisyklingos formos galaktikoms.

4 pav. Hablo derinamoji šakutė. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Elipsinės galaktikos

Kairėje, reguliuojančios šakutės kaklelyje, yra elipsės formos galaktikos, vaizduojamos raide E. Juos sudarančios žvaigždės pasiskirsto daugiau ar mažiau vienodai.

Skaičius, lydimas raidės, rodo, kaip elipsės formos galaktika yra elipsinė - pradedant nuo E0, kuri yra labiausiai sferinė, iki E7, kuri yra labiausiai išlyginta. Nebuvo pastebėta jokių galaktikų, kurių elipsiškumas didesnis nei 7. Pažymint šį parametrą kaip є:

Є = 1 - (β / ɑ)

Su α ir β yra akivaizdi pagrindinė elipsės ir mažosios pusašių ašys. Tačiau ši informacija yra santykinė, nes vaizdas yra tik iš Žemės. Pvz., Neįmanoma žinoti, ar kraštinė galaktika yra elipsės formos, lentikuliarinė ar spiralinė.

Milžiniškos elipsės formos galaktikos yra vieni didžiausių objektų Visatoje. Juos lengviausia pastebėti, nors daug mažesnių variantų, vadinamų nykštukinėmis elipsinėmis galaktikomis, yra daug daugiau.

5 pav. Elipsinė galaktika NGC 1316, esančioje Fornax žvaigždyne, susijungianti su kita mažesne galaktika. Šaltinis: vaizdo kreditas: NASA / JPL-Caltech / CTIO.

Lentikuliarinės ir spiralinės galaktikos

Lentikuliarinės galaktikos yra disko formos, be spiralinių sruogų, tačiau joms gali būti kliūtis. Jų nomenklatūra yra S0 arba SB0 ir jie yra ties figūros šakute. Atsižvelgiant į jūsų disko dulkių kiekį (didelės sugerties zonos), jos yra suskirstytos į S01, SB01 per S03 ir SB03.

S galaktikos yra tinkamos spiralinės galaktikos, o SB - beribės spiralinės galaktikos, nes atrodo, kad spiralės išsikiša iš juostos per centrinę išpūtimą. Didžioji dauguma galaktikų turi tokią formą.

Abi galaktikų klasės paeiliui išsiskiria pagal spiralinių sruogų lengvumo laipsnį ir yra pažymėtos mažosiomis raidėmis. Jie nustatomi lyginant didžiausio išsikišimo dydį su disko ilgiu: L išsikišimas / L diskas.

6 paveikslas. Graži spiralinė Andromedos galaktika Cassiopea žvaigždyne. Šaltinis: „Wikimedia Commons“ vaizdas iš NASA).

Pvz., Jei šis koeficientas yra, 0,3, galaktikos žymimos kaip Sa, jei ji yra paprasta spiralė, arba SBa, jei ji yra uždrausta. Juose spiralės atrodo griežtesnės, o žvaigždžių koncentracija rankose yra menkesnė.

Kai seka tęsiasi į dešinę, spiralės atrodo laisvesnės. Šių galaktikų išsipūtimo / disko santykis yra: L išsipūtimo / L disko ≈ 0,05.

Jei galaktika turi tarpines charakteristikas, galima pridėti iki dviejų mažųjų raidžių. Pavyzdžiui, kai kurie Pieno kelią klasifikuoja kaip SBbc.

Netaisyklingos galaktikos

Tai yra galaktikos, kurių forma neatitinka nė vieno iš aukščiau aprašytų modelių.

Pats Hablas juos suskirstė į dvi grupes: „Irr I“ ir „Irr II“, kur pirmosios yra tik šiek tiek labiau organizuotos nei pastarosios, nes jos turi kažką primenančio spiralinių ginklų formą.

„Irr II“ galaktikos yra, galima sakyti, amorfos ir be atpažįstamos vidinės struktūros. Irr I, ir Irr II paprastai yra mažesnės nei elipsės formos galaktikos ar didingos spiralinės galaktikos. Kai kurie autoriai mieliau vadina jas nykštukinėmis galaktikomis. Tarp geriausiai žinomų netaisyklingų galaktikų yra kaimyniniai Magelano debesys, klasifikuojami kaip Irr I.

7 paveikslas. Netaisyklinga galaktika NGC 5408, Kentauro žvaigždyne aptikta Johno Herschelio 1834 m. Iš pradžių buvo manoma, kad tai yra planetos ūkas. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Paskelbus Hablo seką, prancūzų astronomas Gerardas de Vaucouleursas (1918–1995) pasiūlė panaikinti „Irr I“ ir „Irr II“ nomenklatūrą ir „Irr I“, turinčius tam tikras spiralines puses, pavadinti Sd - SBd galaktikomis, Sm - SBm arba Im („m“ yra Magelano galaktika).

Galiausiai galaktikos, kurių forma yra tikrai netaisyklinga ir be spiralių, tiesiog vadinamos „Go“. Šiuo metu šiuolaikinė klasifikacija išliko tokia:

Kaip formuojasi galaktikos?

Šiandien galaktikų formavimasis yra aktyvių diskusijų objektas. Kosmologai mano, kad ankstyvoji Visata buvo gana tamsi, užpildyta dujų ir tamsiosios medžiagos debesimis. Taip yra dėl teorijos, kad pirmosios žvaigždės susiformavo per kelis šimtus milijonų metų po Didžiojo sprogimo.

Įdiegus žvaigždžių gamybos mechanizmą, paaiškėja, kad šis rodiklis turi aukštumų ir nuosmukių. O kadangi žvaigždės yra tai, kas sudaro galaktikas, egzistuoja skirtingi mechanizmai, kurie lemia galaktikų susidarymą.

Gravitacinė trauka yra pirmykštė jėga, kuri paleidžia kosminių objektų formavimąsi. Mažas materijos kaupimasis tam tikru momentu pritraukia daugiau materijos ir ji pradeda kauptis.

Manoma, kad Paukščių Takas pradėjo tokiu būdu: nedidelės materijos sankaupos, kurios ilgainiui sukūrė rutulinius halo grupės, tarp kurių yra seniausios galaktikos žvaigždės, grupes.

Sukimasis yra būdingas masės kaupimuisi, kuris įvyko po šio pradinio žvaigždės formavimosi laikotarpio. Su sukimu sukuriamas kampinis impulsas, kurio išsaugojimas sukėlė sferinę masę, pavertusią ją plokščiu disku.

Galaktikos gali didėti, susijungdamos su kitomis mažesnėmis galaktikomis. Manoma, kad taip yra šiandien su Paukščių Taku ir mažesniais kaimynais, Magelano debesimis.

Kitas susiliejimas, kurio tikimasi labai tolimoje ateityje, yra susidūrimas su Andromeda, kuris, skirtingai nei dauguma galaktikų, artėja prie mūsų. Šiuo metu Andromeda yra 2,2 milijono šviesmečių.

Kiek galaktikų yra Visatoje?

Nors didžioji vietos dalis tuščia, kai kuriais skaičiavimais yra milijonai galaktikų, galbūt 100 trilijonų iš jų. Kiti vertina 2 trilijonus galaktikų. Didžioji dalis visatos liko neištyrinėta ir tikslaus atsakymo į šį klausimą nėra.

Vos per 12 dienų Hablo kosminis teleskopas rado 10 000 pačių įvairiausių formų galaktikų. Faktinis galaktikų skaičius Visatoje nežinomas. Stebint teleskopu reikia pabrėžti, kad eini toliau ne tik per atstumą, bet ir laiką.

Saulės šviesa, kurią matėme, mus pasiekė per 8,5 minutes. Andromedos vaizdas, kurį stebime žiūronais, yra prieš 2,2 milijono metų. Štai kodėl tai, ką matome iš Žemės, yra stebimos visatos diapazone. Kol kas nėra galimybės pamatyti, kas slypi anapus.

Vienas iš būdų įvertinti, kiek galaktikų yra stebimoje visatoje, yra labai gilių lauko kadrų darymas iš Hablo ar XDF, kurie žymi mažą dangaus sferos plotą.

Viename tokiame šūvyje buvo rasta 5500 galaktikų, esančių už 13,2 milijardo šviesmečių. Padauginę šią vertę iš visos dangaus sferos XDF kiekio, jie įvertino paminėtas 100 000 milijonų galaktikų.

Viskas rodo, kad ankstesniais laikais galaktikų buvo daugiau nei dabar, tačiau mažesnės, mėlynos ir netaisyklingesnės formos nei elegantiškų spiralinių galaktikų, kurias matome šiandien.

Galaktikų pavyzdžiai

Nepaisant milžiniško dydžio, galaktikos nėra vienišės, o yra suskirstytos į hierarchines struktūras.

Pieno kelias priklauso vadinamajai vietinei grupei, kurioje visi nariai - apie 54 - yra ne didesniu kaip 1 megaparseku atstumu. Tuomet galaktikų tankis mažėja, kol atsiranda kitas klasteris, panašus į Vietinę grupę.

Tarp be galo rasta galaktikų, verta pabrėžti keletą stebinančių jų ypatumų pavyzdžių:

Milžiniškos elipsės formos galaktikos

Didžiausios iki šiol rastos galaktikos yra galaktikų sankaupų centre. Tai yra didžiulės elipsės formos galaktikos, kurių gravitacija traukia kitas galaktikas, jas apimdama. Šiose galaktikose žvaigždžių susidarymo greitis yra labai mažas, taigi, norėdami nuolat augti, jie sugauna kitus.

Aktyvios galaktikos

Aktyvios galaktikos, skirtingai nuo normalių ir ramesnių, tokių kaip Paukščių Takas, skleidžia labai didelės energijos dažnius, daug aukštesnius nei tie, kuriuos skleidžia žvaigždžių branduoliai, būdingi bet kurioje galaktikoje.

Šie aukštos energijos dažniai, kurių galia prilygsta milijardams saulės, išeina iš objektų, tokių kaip kvazarų, branduolio, aptikto 1963 m., Branduolyje. Keista, kad kvazaras, vienas ryškiausių objektų Visatoje, sugeba išlaikyti šį greitį milijonus metų.

Seyferto galaktikos yra dar vienas aktyvių galaktikų pavyzdys. Iki šiol jų buvo aptikta keli šimtai. Jo šerdis skleidžia labai jonizuotą radiaciją, kintamą laiką.

8 pav. „Seyfert M 106“ galaktika. Šaltinis: „Wikimedia Commons“. Rentgeno spinduliai: NASA / CXC / Univ. Maryland / AS Wilson ir kt. Optinė: Pal.Obs. DSS; IR: NASA / JPL-Caltech; VLA: NRAO / AUI / NSF

Manoma, kad netoli centro didžiulės dujinės medžiagos išteka link centrinės juodosios skylės. Masės praradimas išskiria spinduliuotės energiją rentgeno spindulių spektre.

Radijo galaktikos yra elipsės formos galaktikos, skleidžiančios didelius radijo dažnių kiekius, dešimt tūkstančių kartų daugiau nei įprastos galaktikos. Šiose galaktikose yra šaltinių - radijo skilčių -, kurias materijos siūlai sujungia su galaktikos branduoliu ir kurie išskiria elektronus esant intensyviam magnetiniam laukui.

Nuorodos

1. Carroll, B. Įvadas į šiuolaikinę astrofiziką. 2-asis. Leidimas. Pearsonas. 874-1037.
2. Galaktika. Atkurta iš: es.wikipedia.org
3. Kaip tai veikia. 2016. Kosmoso knyga. 8-asis. Ed. Imagine Publishing Ltd. 134–150.
4. Galaktikos. Atkurta iš: astrofisica.cl/astronomiaparatodos.
5. Oster, L. 1984. Šiuolaikinė astronomija. Redakcijos revertas. 315-394.
6. Pasachoff, J. 1992. Žvaigždės ir planetos. Petersono lauko vadovai. 148-154.
7. Quora. Kiek yra galaktikų? Atkurta iš: es.quora.com.
8. Valdovas visatos matavimui. Atkurta iš: henrietta.iaa.es
9. Kas yra galaktika? Gauta iš: spaceplace.nasa.gov.