Спирална галаксија

Спирална глаксија — одреден вид на галаксија првично опишана од страна на Едвин Хабл во неговото дело „Во светот на маглините“ (The Realm of the Nebulae) од 1936 г. и како таква е дел од Хабловата шема. Спиралните галаксии се состојат од рамен вртежен диск кој содржи ѕвезди, гас и прашина и централен збир од ѕвезди познат под името испакнатост. Овие се опколени се многу послаб ореол од ѕвезди, кои претежно се групирани во ѕвездени јата.

Пример за спирална галаксија — Вртимушка (Месје 101 или NGC 5457)

Спиралните галаксии се именувани според спиралните структури кои се протегаат од средиштето на дискот. Спиралните краци се места во кои се создаваат ѕвездите и се посветли за разлика од останатите делови на дискот поради младите жешки OB-ѕвезди.

Скоро две третини од сите спирални галаксии кои се набљудувани поседуваат и дополнителен придружник во облик на пречка, кој се протега од средиштето на испакнатоста од самите почетоци на спиралните краци. Бројот на спирални глаксии со пречки во однос на бројот на спирални галксии кај кои нема пречки се менувал низ историјата на универзумот, односно пред 8 милијарди години само 10% поседувале придружник, околу 25 % пред 2,5 милијарди години, и во мометов околу две третини.

Нашата галаксија Млечен Пат од неодамна е потврдено дека е галлаксија која поседува придружник, иако самиот придружник мошне тешко се забележува од нашата местоположба во галактичкиот диск. Најубедливиот доказ за постоењето на придружникот е оној добиен од неодамнешното набљудување извршено од вселенскиот телескоп „Спицер“, на ѕвезди од галактичкото средиште.

Заедно со неправилните галаксии, спиралните галаксии се 60% од вкупниот број на галаксии во локалниот универзум. Вообичаемно истите се присутни во областите со мала густина и се реткост во средиштето на галактичките јата.

Изглед

Пречкеста спирална галаксија UGC 12158.

Спиралните галаксии се состојат од четири различни делови:

• Рамен, вртежен диск со ѕвезди и меѓуѕвездена материја,
• Централна ѕвездена испакнатост составена главно од постари ѕвезди, која наликува на елиптична галаксија,
• Скоро сферичен ореол од ѕвезди, кој вклучува и многу ѕвездени јата,
• Супермасивна црна дупка во самото средиште на испакнатоста.

Од релативна важност се, масата, осветленоста и големината, и ситите се менуваат од галаксија до галаксија.

Спирални краци

NGC 1300 во инфрацрвена светлина.

Спиралните краци се области од ѕвезди кои се протегаат од средиштето на непречкестите и пречкестите галаксии. овие долги тенки области наликуваат на спирала и токму поради нивниот изглед и самите галксии го добиле името спирални галаксии. Природно, различните класификации на спиралните галаксии имаат различни структури на краците. Sc и SBc галаксиите, на пример, имаат мошне долги „слободни“ краци, додека пак Sa и SBa галаксиите имаат стиснати краци. Како и да е, спиралните краци содржат многу млади, сини ѕвезди, поради кои краците се мошне светли.

Галактичка испакнатост

Испакнатоста е голема, тесно населана со ѕвезди формација. Поимот најчесто се однесува на централната група од ѕвезди кои се наоѓаат во повеќето спирални галаксии.

Користејќи ја Хабловата класификација, испакнатоста на Sa галаксиите најчесто се состои од ѕвезди од втората генерација, кои се стари црвени ѕвезди со мало присуство на метали. Понатамошно, испакнатоста на Sa и SBa галаксии е поголемо. Во споредба, испакнатостите на Sc и SBc галаксиите и се многу помали и се состојат од млади сини ѕвезди, ѕвезди од првата генерација. Некои испакнатости имаат слични особености со оние на елеиптичните галаксии, други едноставно се само поголеми густини во средиштето на дисковите, со особености слични на дисковитите галаксии.

Многу испакнатости поседуваат супермасивни црни дупки во нивните центри. Овие црни дупки никогаш не биле набљудувани директно, но постоајат многу непсредни докази за нивното постоење. Во нашата сопствена галаксија, на пример ојектот наречен Стрелец A* се верува дека е супермасивна црна дупка. Постои тесна поврзаност меѓу масата на црната дупка и брзината на распрснување на ѕвездите во испакнатоста, односно записот M–σ.

Галактички сфероид

Спиралната галаксија NGC 1345.

Повеќето од ѕвездите во спиралната галаксија се со местоположби во близина на една рамнина (галактичката рамнина) во повеќе или помалку кружни орбити околу галактичко средиште, или во сфероидалната галактичка испакнатост околу галактичкото јадро.

Како и да е, некои од ѕвездите поседуваат сфероиден ореол или галактички сфероид, еден вид на галактички ореол. Орбиталното однесување на овие ѕвезди е е оспорено, но истите можат да опишат повратни и/или многу накосени орбити, или пак не се движат по вообичаени орбити. Ѕвездите од ореолот можно е да потекнуваат мали галаксии кои биле споени со спиралната галаксија, како на пример џуџестата сфероидна галаксија Стрелец е во процес на спојување со Млечниот Пат и набљудувањата покажуваат дека некои од ѕвездите во ореолот на Млечниот Пат се припоени од оваа џуџеста галаксија.

За разлика од галактичкиот диск, во ореолот постои отсуство од прав, и како понатамошна разлика, ѕвездите од галактичкиот ореол се со ѕвезди од третата генерација, многу постари и со многу мала металност тогаш нивните роднини од првата генерација во галактичкиот диск. Галактичкиот ореол исто така содржи многу ѕвездени јата.

Движењето на ѕвездите од ореолот понекогаш ги носи во близина и низ дискот, и одреден број на мали црвени џуџиња во близина на Сонцето се смета дека припаѓаат на галактичкиот ореол како што се Кептејновата ѕвезда и Грумбриџ 1830. Поради нивното неправилно движење околу средиштето на галаксијата, истите поседуваат невообичаено сопствено движење.

Во трудовите од 2013 и 2014 беше објавено дека постојат докази дека сфероидот е всушност планарна структура присутна кај повеќе од половина од систе галаксии.

Најстарата спирална галаксија

Најстарата спирална галаксија за која постојат податоци е BX442. Со старост од 11 милијарди години, и е постара за 2 милијарди години од претходнота галаксија. Истражувачите сметаат дека обликот на галаксијата е предизвикан од гравитациското влијание на придружната џуџеста галаксија. Моделите од сметачите кои се зановани на претпоставката дека спиралната структура на BX442 ќе потрае уште 100 милиони години.

Потекло на спиралните структури

Спираланата галаксија NGC 6384 сликана од вселенскиот телескоп Хабл.

Спиралниот дом на ѕвездите кои експлодираат.

Почетокот на изучувањето на вртењето на галаксијата и создавањето на спиралните краци е дело на Бертил Линдблад во 1925 г. тој согледал дека идејата за ѕвезди кои постојано се подредени во спирален облик е неодржлива. Бидејќи аголната брзина на вртењето на галактичкиот диск се менува со растојанието од средиштето на галаксијата, радијалниот крак за кус временски период се закривува како што галаксијата продолжува да се врти. Кракот по неколку галактички вртења, станува понагласено закривена и ќе се наврти околу галаксијата во потесни краци. Ово се нарекува навртен проблем. Мерењата во подоцнежните години на 1960-тите покажале дека орбиталната брзина на ѕвездите во спиралните галаксии во однос на нивното растојание од галактичкото средиштето се навистина поголеми отколку што се очекува од Њутновата механика но сѐ уште не може да се објасни стабилноста на спиралната структура.

Од почетокот на 1960-тите постојат две водечки хипотези или модели за спиралните структури на галаксиите:

• Создавање на ѕвезди предизвикано од густински бранови во галактичкиот диск на галаксијата.
• SSPSF моделот – создавањето на ѕвездите е предизвикано од шоковни бранови во самата меѓуѕвездена средина.

Овие различни хипотези немаат заеднички исклучоци, бидејќи можат да се објаснат различни видови на спирални краци.

Густинско бранов модел

Поврзано: Густинско бранова теорија

Бертил Линблад предложил дека краците претставуваат области со поголема густина (густински бранови) кои се вртат поспоро отколку галактичките ѕвезди и гас. Како што гасот навлегува од густинскиот бран, ќе биде притиснат од густинските бранови и ќе се добијат нови ѕвезди, и некои од овие ѕвезди се сини и живеат кусо и ги осветлуваат краците.

Објаснување за галактичките спирални краци.

Оваа идеја подоцна е развиена во густинско бранова теорија од Ѓаќао Лин и Френк Шу во 1964 г.

Историската теорија на Лин и Шу

Првата прифатлива теорија за спиралната структура беше осмислена од страна на Лин и Шу во 1964 г., во обид да се објаснат големите структури на спиралите од поглед на мало-замавните бранови кои се движат со постојана аголна брзина, и има вртежна брзина околу галаксијата поинаква од галактичкиот гас и ѕвезди. Тие предложиле дека спиралните краци се појави на спиралните густински бранови, претпоставиле дека ѕвездите се движат по мали издолжени елипси и и насоките на нивните орбити се поврзани т.е. елипсите се менуваат според насоченоста (една кон друга) на незабележлив начин со зголемување на растојанието од галактичкото средиште. Ова е прикажано на дијаграмот. Јасно е дека елиптичните орбити се приближуваат една до друга бво одредени области и на тој начин се добива ефектот на краците. па токму поради оваа причина ѕвездите не остануваат во истите местоположби како што моментално ги гледаме, но минуваат нис краците како што се движат по своите орбити.

Создавањето на ѕвезди предизвикано од густинските бранови

Постојат следниве хипотези за создавањето на ѕвездите предизвикано од густинските бранови:

• Како што облаците од гас навлегуваат во густински бран, месната густина се зголемува. Бидејќи критериумите за собирање на облакот (Џинсова нестабилност) зависи од густината, поголемата густина предизвикува побрзо собирање на облакот и создавање на ѕвезди.
• Како што се одвива збивањето, се предизвикува создавање на ѕвезди на самиот раб на спиралните краци.
• Како што облаците се собрани спиралните краци, тие се судираат едни со други и се создаваат шоковни бранови низ гасот, на начин кој предизвикува гасот да се насобира и да создава ѕвезди.

Светлата глаксија NGC 3810 поседува класична спирална структура во оваа слика снимена од Хабл. Заслуга: ЕВА/Хабл и НАСА.

Повеќе млади ѕвезди во спиралните краци

Краците се посветли бидејќи во нив има повеќе млади ѕвезди (помасини и посветли). Овие масивни, светли ѕвезди го авршуваат својот живот мошшне брзо, со што останува само теманата позадинска распределба ан ѕвездите зад брановите, со што брновите стануваат видливи.

Иако ѕвездите, не остануваат во истата местоположба засекогаш во која се набљудуваат, но не ги следат ни краците. Наликува како едноставно да минуваат низ ѕвездите како што истите се движат низ сопствените орбити.

Подредување на вртежнта оска со космичките празнини

Спиралната галаксија ESO 373-8.

Неодамнешните резултати покажуваат дека насоката на вртежната оска на спиралните галксии не е случајна, туку се подредени по површината на космичките празнини. Всушност, спиралните галаксии тежнеат да се ориентираат под високи агли на наклон во однос на големата структура на околината. Тие се опишуваат како да се подредени о налик на „монистра на конец“, на тој начин што оската на вртење ги следи нишките околу рабовите на празнините.

Гравитациски поврзани орбити

Поврзано: Гравитациски поврзани орбити

Чарлс Френсис и Ерик Андерсон увиделе од набљудувањата на движењата на преку 20.000 месни ѕвезди (околу 300 парсеци), овие ѕвезди се движат долж спиралните краци, и опишуваат какао заедничата гравитација меѓу ѕвездите предизвикува орбитите да се подредат како логаритамски спирали. Кога оваа теорија ќе се примени на гасот, судирите меѓу облаците од гасови создаваат молекуларните облаци во кои се создаваат новите ѕвезди, и се објаснува развојот на големите бисиметрични спирали.

Спирална маглина

Спиралната галаксија ESO 499-G37, гледана во позадина на далечните галаксии, расеани со преостанитите ѕвезди.

„Спирална амглина“ е старото име за спиралните галаксии. До почетокот на XX век, повеќето астрономи верувале дека објектите како Вител (галаксија) биле само вид на маглина кои постоеле во нашата сопствена галаксија Млечниот Пат. Идејата дека истите можат да бидат галаксии, независни од Млечниот Пат, била тема на големата дебата од 1920 г., меѓу Хебер Кертис од Ликовата опсерваторија и Харлоу Шепли од Моунт Вилсоновата опсерваторија. Во 1926 г., Едвин Хабл набљудувајќи ги кефеидните променливи во неколку спирални маглини, вклучувајќи ја и Андромеда, со што покажал дека тие се всушност галаксии кои се надвор од нашата галксија. Поимот „спирална маглина“ од тој момент не е во употреба.

Млечен Пат

Млечниот Пат се сметаше за обична спирална галаксија. Астрономите за првпат почнаа да се сомневаат дека Млечниот Пат е пречкеста спирална галаксија во почетокот на 1990-тите. Нивните сомнежи беа потврдени преку набљудувањата на вселенскиот телескоп „Спицер“ од 2005 г, што покажа дека пречката во средиштето е поголема отколку што се мислело.

Поврзано

• Список на спирални галаксии
• Активно галактичко јадро
• Џуџеста галаксија
• Џуџеста елиптична галаксија
• Прстенеста галаксија
• Галактички координатен систем
• Галактичка корона

Надворешни врски

• Објснување за структурата на спиралните галаксии (англиски)