Eliptické a špirálové galaxie
Existujú dva typy galaxií: eliptické a špirálové. Astronómovia už dlho tušili, že ich podobnosti a rozdiely, ako sú vypukliny (vydutiny) v strede a prítomnosť alebo neprítomnosť plochého disku hviezd, naznačujú vývoj galaxií.
eliptická galaxia
Keď veda v 20. rokoch minulého storočia určila, že niektoré z rozmazaných hmlovín, ktoré pokrývajú oblohu, sú galaxie mimo našej vlastnej, astronómovia sa pustili do ich klasifikácie. Galaxie existujú v dvoch hlavných typoch: hladké, eliptické a s výrazným špirálovitým vzorom. Nazývajú sa eliptické a špirálové. Edwin Hubble, americký astronóm, ktorý ako prvý zistil, že hmloviny sú vonku mliečna dráha, v obrovských vzdialenostiach, navrhol, že galaxie tvoria postupnosť, a dal im vhodné mená. Jeho klasifikácia sa používa dodnes. Eliptické galaxie sa označujú písmenom E a číslom (od 0 do 7), ktoré sa zväčšuje v závislosti od toho, ako veľmi je galaxia predĺžená. E0 je takmer guľatá galaxia, E7 je skôr cigara. V troch rozmeroch majú eliptické galaxie tvar rugbyovej lopty.
špirálová galaxia
Špirálové galaxie sú podľa Hubblovej schémy označené písmenom S a ďalším písmenom (a, b alebo c) v závislosti od toho, ako pevne sú ich špirálové ramená skrútené. Galaxy Sa je tesná špirála a Sc je zadarmo. V troch rozmeroch sú špirálové galaxie sploštené ako lietajúci tanier alebo šošovka. Obraz je komplikovaný skutočnosťou, že v niektorých špirálových galaxiách existuje priamy prvok alebo most, ktorý prechádza vnútornými oblasťami galaxie.
Pri mapovaní oblohy astronómovia našli veľa blízko seba umiestnených párov galaxií, ktoré medzi sebou jasne interagovali. V najzreteľnejších prípadoch sú dlhé chvosty hviezd, ako sú chvosty pulcov, vytiahnuté z oboch galaxií vzájomnou gravitáciou - ako napríklad pri zrážke páru. Antény galaxií:
Iné galaxie si razia cestu priamo cez stred svojho spoločníka, zdvíhajú oblaky hviezd a dymia plynové prstence. Výsledné poruchy často vytvárajú extrémne jasnú žiaru, keď sa nové hviezdy tvoria vo víriacich oblakoch plynu. Tieto mladé modré hviezdy môžu byť zahalené kozmickými sadzami, vďaka čomu žiaria na červeno, podobne ako prach rozjasňuje západ slnka na Zemi. Splynutie galaxií je úžasný pohľad. Napriek tomu zostávajú detaily štruktúry galaxií nejasné. Na zničenie obrovského disku hviezd a zanechanie holej eliptickej vydutiny by bola potrebná kataklizmická kolízia a na vytvorenie disku dostatočnej veľkosti bez kolapsu je potrebný postupný mäkký prírastok. Astronómovia vidia len niekoľko galaxií v prechodných stavoch a skutočný obraz toho, ako sa galaxie menia zlúčením, bude pravdepodobne veľmi zložitý.
Galaxie môžu obsahovať milióny až bilióny hviezd. Eliptické galaxie a špirálové vydutiny sú väčšinou zložené zo starých červených hviezd. Pohybujú sa po ľubovoľne naklonených dráhach, čím vytvárajú nafúknutý, elipsoidný tvar galaxie alebo vydutia. Disky špirálových galaxií sú väčšinou zložené z mladých modrých hviezd. Sú sústredené v špirálových ramenách; pri prechode ramena cez plynný oblak disku sa v ňom spúšťa tvorba hviezd. Špirálové disky obsahujú obrovské množstvo plynu, najmä vodíka. Eliptické galaxie obsahujú veľmi málo plynu, a preto sa v nich rodí menej nových hviezd. Na galaktických diskoch bola objavená temná hmota. Okraje špirál sa pohybujú príliš rýchlo na to, aby sa dali vysvetliť ich hmotnosťou vo hviezdach a plyne, čo znamená, že stále existuje nejaká forma hmoty. Môže existovať vo forme exotických častíc, ktoré je ťažké odhaliť, pretože zriedkavo interagujú, alebo vo forme stlačených masívnych objektov, ako sú čierne diery, nespálené hviezdy alebo plynné planéty. Temná hmota tvorí okolo galaxie sférický zámotok, ktorý sa nazýva „halo galaxie“.
V celom vesmíre existujú rovnaké základné typy galaxií. Aby sme získali predstavu o tom, ako vyzerá priemerný kúsok vzdialeného vesmíru, v roku 1995 Hubbleov vesmírny teleskop sledoval malý pás oblohy (šírky 2,5 oblúkovej minúty) počas 10 dní. Orbitálne observatórium umožnilo astronómom nahliadnuť do vesmíru oveľa hlbšie, než je možné pomocou teleskopov zo Zeme, a našim očiam sa otvoril pohľad na vzdialené galaxie. Svetlu trvá nejaký čas, kým sa k nám dostane cez vesmír, a preto sme tieto galaxie videli také, aké boli pred miliardami rokov. Keďže bolo špeciálne vybrané pole bez hviezd v popredí, takmer všetkých 3000 objektov v zábere sú vzdialené galaxie. Väčšinu z nich možno klasifikovať ako eliptické a špirálové, čo znamená, že oba typy vznikli veľmi dávno. Ale vo vzdialenom vesmíre je viac nepravidelných a malých modrých galaxií ako bližšie k nám. Navyše, pred 8 až 10 miliardami rokov sa hviezdy tvorili 10-krát rýchlejšie ako teraz. Oba faktory naznačujú, že rýchly rast galaxií v mladom vesmíre je spôsobený ich častejšími zrážkami.
Galaxie sa zhlukujú a vytvárajú zhluky, najväčšie prvky vo vesmíre, ktoré drží pohromade gravitácia. Tieto masívne konglomeráty tisícok galaxií obsahujú rezervoáre veľmi horúceho plynu a tmavej hmoty rozptýlené medzi členmi zhluku.
Zhluky galaxií drží pohromade gravitácia. Tak ako sa hviezdy pohybujú po obežných dráhach v galaxiách, tak sa galaxie pohybujú po trajektóriách okolo stredu hmoty zhluku. Typická veľká kopa galaxií má hmotnosť milión miliárd krát väčšiu ako Slnko. Samotný priestor, čas je zakrivený z takého množstva hmoty v tak malom objeme. Analogicky s gumovou fóliou ležia zhluky v jamke vytvorenej vlastnou váhou. No nepadajú do nej len galaxie – plyn sa hromadí aj v studni časopriestoru. Kopy galaxií sú plné horúceho plynu. Kvôli nemu vysoká teplota- milióny stupňov Celzia - toto more plynu žiari dostatočne jasne na to, aby vyžarovalo röntgenové lúče, ktoré možno detekovať zo satelitov. Horúci plyn sa nazýva medziklastrový nosič informácií. Podobne sa tmavá hmota zhromažďuje v gravitačnej studni zhlukov. Astronómovia dúfajú, že uvidia temnú hmotu v novom prostredí, mimo jednotlivých galaxií, hľadajú v zhlukoch nezvyčajné znaky, čo im pomôže pochopiť, z čoho sa skladá temná hmota. Zhluky možno nelichotivo považovať za kozmické skládky: sú také veľké, že do nich spadne čokoľvek. Práve preto sú predmetom záujmu vesmírnych archeológov. Navyše, ako najväčšie objekty, ktoré drží pohromade gravitačná sila, by teoreticky mali obsahovať obyčajnú a temnú hmotu v rovnakých pomeroch ako v celom vesmíre. Ak by sa podarilo vypočítať hmotnosť všetkých zhlukov, dostali by sme približnú hodnotu celkovej hmotnosti vesmíru.
Mnohé z dnes známych faktov sa zdajú byť také známe a známe, že je ťažké si predstaviť, ako ľudia bez nich kedysi žili. Väčšina vedeckých právd však nevznikla na úsvite ľudstva. V mnohých ohľadoch sa to týka vedomostí o vesmíre. Typy hmlovín, galaxií, hviezd dnes pozná takmer každý. Medzitým bola cesta k modernému chápaniu pomerne dlhá. Ľudia si hneď neuvedomili, že planéta je súčasťou slnečnej sústavy a je súčasťou galaxie. Typy galaxií sa začali v astronómii skúmať ešte neskôr, keď prišlo pochopenie, že Mliečna dráha nie je sama a vesmír sa na ňu neobmedzuje. ako aj vo všeobecnosti znalosť vesmíru mimo „mliečnej cesty“, bol Edwin Hubble. Vďaka jeho výskumu dnes vieme o galaxiách veľa.
Typy galaxií vo vesmíre
Hubble študoval hmloviny a dokázal, že mnohé z nich sú útvary podobné Mliečnej dráhe. Na základe zozbieraného materiálu opísal, aký druh galaxie má a aké typy podobných vesmírnych objektov existujú. Hubble zmeral vzdialenosti k niektorým z nich a navrhol vlastnú klasifikáciu. Vedci ho používajú dodnes.
Celý súbor systémov vo vesmíre rozdelil na 3 typy: eliptické, špirálové a nepravidelné galaxie. Každý typ aktívne študujú astronómovia po celom svete.
Kúsok vesmíru, kde sa nachádza Zem, Mliečna dráha, patrí k typu „špirálových galaxií“. Typy galaxií sa rozlišujú na základe rozdielov v ich tvaroch, ktoré ovplyvňujú určité vlastnosti objektov.
Špirála
Typy galaxií nie sú rovnomerne rozmiestnené vo vesmíre. Podľa moderných údajov sú špirálové častejšie ako iné. Okrem Mliečnej dráhy tento typ zahŕňa hmlovinu Andromeda (M31) a galaxiu v (M33). Takéto predmety majú ľahko rozpoznateľnú štruktúru. Ak sa pozriete zboku, ako taká galaxia vyzerá, pohľad zhora bude pripomínať sústredné kruhy rozchádzajúce sa cez vodu. Špirálové ramená vyžarujú z guľovitého centrálneho vydutia nazývaného vydutie. Počet takýchto vetiev sa pohybuje od 2 do 10. Celý disk so špirálovými ramenami sa nachádza vo vnútri riedkeho oblaku hviezd, ktorý sa v astronómii nazýva „halo“. Jadrom galaxie je súbor hviezd.
Podtypy
V astronómii sa na označenie špirálových galaxií používa písmeno S. Rozdeľujú sa na typy v závislosti od konštrukčného riešenia ramien a vlastností všeobecného tvaru:
galaxia Sa: pevne stočené, hladké a netvarované ramená, svetlá a predĺžená vydutina;
galaxia Sb: silné, výrazné ramená, menej výrazné vydutie;
galaxia Sc: ramená sú dobre vyvinuté, majú členitú štruktúru, vydutie je zle viditeľné.
Navyše, niektoré špirálové systémy majú centrálny takmer rovný mostík (nazývaný „tyč“). V tomto prípade sa k označeniu galaxie pridáva písmeno B (Sba alebo Sbc).
Tvorenie
Vznik špirálových galaxií sa zdá byť podobný vzhľadu vĺn pri dopade kameňa na hladinu vody. Podľa vedcov určitý tlak viedol k vzniku rukávov. Samotné špirálové vetvy sú vlny so zvýšenou hustotou hmoty. Povaha tlače môže byť rôzna, jednou z možností je pohyb do hviezd.
Špirálové vetvy sú mladé hviezdy a neutrálny plyn (hlavným prvkom je vodík). Ležia v rovine rotácie galaxie, takže pripomína sploštený disk. V strede takýchto systémov je možný aj vznik mladých hviezd.
najbližší sused
Hmlovina Andromeda je špirálová galaxia: pohľad zhora odhaľuje niekoľko ramien vychádzajúcich z spoločné centrum. Zo Zeme ho možno vidieť voľným okom ako rozmazaný opar. Veľkosťou je sused našej galaxie o niečo väčší ako on: má priemer 130 000 svetelných rokov.
Hmlovina Andromeda, hoci je galaxiou najbližšou k Mliečnej dráhe, je veľmi vzdialená. Svetlu trvá dva milióny rokov, kým ho prekoná. Táto skutočnosť dokonale vysvetľuje, prečo sú lety do susednej galaxie zatiaľ možné len v knihách a filmoch sci-fi.
Eliptické systémy
Uvažujme teraz o iných typoch galaxií. Fotografia eliptického systému jasne demonštruje jeho rozdiel od špirálového náprotivku. Táto galaxia nemá ramená. Vyzerá ako elipsa. Takéto systémy môžu byť stlačené v rôznej miere, predstavujú niečo ako šošovku alebo guľu. V takýchto galaxiách sa studený plyn prakticky nenachádza. Najpôsobivejšie predstavitelia tohto typu sú naplnené riedeným horúcim plynom, ktorého teplota dosahuje milión stupňov a viac.
Charakteristickým znakom mnohých eliptických galaxií je červenkastý odtieň. Astronómovia dlho verili, že je to znak staroveku takýchto systémov. Verilo sa, že sa skladajú hlavne zo starých hviezd. Výskum v posledných desaťročiach však ukázal, že tento predpoklad je nesprávny.
Vzdelávanie
Dlho existovala ďalšia hypotéza súvisiaca s eliptickými galaxiami. Boli považované za úplne prvé z tých, ktoré vznikli, vznikli krátko po Veľkom tresku. Dnes sa táto teória považuje za prekonanú. Veľkou mierou k jeho vyvráteniu prispeli nemeckí astronómovia Alar a Yuri Tumre, ako aj americký vedec Francois Schweitzer. Ich výskumy a objavy posledných rokov potvrdzujú pravdivosť ďalšej hypotézy, hierarchického modelu vývoja. Podľa nej vznikli väčšie štruktúry z dosť malých, to znamená, že galaxie nevznikli okamžite. Ich vzhľadu predchádzal vznik hviezdokôp.
Eliptické systémy od moderné nápady vznikol zo špirály v dôsledku zlúčenia ramien. Jedným z dôkazov toho je veľké množstvo„skrútené“ galaxie, pozorované v odľahlých častiach vesmíru. Naopak, v najpribližnejších oblastiach je koncentrácia eliptických systémov, ktoré sú dosť svetlé a rozšírené, výrazne vyššia.
Symboly
Eliptické galaxie v astronómii tiež dostali svoje označenie. Pre nich sa používa symbol "E" a čísla od 0 do 6, ktoré označujú stupeň sploštenia systému. E0 sú galaxie takmer pravidelného guľového tvaru a E6 sú najplochejšie.
Zúrivé delové gule
Medzi eliptické galaxie patria systémy NGC 5128 zo súhvezdia Kentaurus a M87 nachádzajúce sa v Panne. Ich vlastnosťou je silné rádiové vyžarovanie. Astronómovia sa zaujímajú predovšetkým o štruktúru centrálnej časti takýchto galaxií. Pozorovania ruských vedcov a štúdie Hubbleovho teleskopu ukazujú pomerne vysokú aktivitu tejto zóny. V roku 1999 získali americkí astronómovia údaje o jadre eliptickej galaxie NGC 5128 (súhvezdie Kentaur). Okolo stredu víria obrovské masy horúceho plynu, možno čierna diera. Presné údaje o povahe takýchto procesov zatiaľ nie sú k dispozícii.
Nepravidelné systémy
Nachádza sa tiež vo Veľkom Magellanovom oblaku. Vedci tu objavili oblasť neustáleho formovania hviezd. Niektoré zo svietidiel, ktoré tvoria hmlovinu, sú staré len dva milióny rokov. Okrem toho sa tu nachádza aj najpôsobivejšia hviezda objavená v roku 2011, RMC 136a1. Jeho hmotnosť je 256 Slnka.
Interakcia
Hlavné typy galaxií opisujú vlastnosti tvaru a usporiadania prvkov týchto vesmírnych systémov. Nemenej zaujímavá je však aj otázka ich vzájomného pôsobenia. Nie je žiadnym tajomstvom, že všetky objekty vo vesmíre sú v neustálom pohybe. Výnimkou nie sú ani galaxie. Typy galaxií, aspoň niektoré z ich zástupcov, sa mohli sformovať v procese spájania alebo kolízie dvoch systémov.
Ak si spomenieme, čo sú také objekty, je jasné, aké veľké zmeny sa vyskytujú počas ich interakcie. Pri dopade sa uvoľní obrovské množstvo energie. Zaujímavé je, že takéto udalosti sú vo vesmíre ešte pravdepodobnejšie ako stretnutie dvoch hviezd.
Nie vždy však „komunikácia“ galaxií končí zrážkou a výbuchom. Malý systém môže prejsť cez svoj veľký náprotivok, čím sa naruší jeho štruktúra. Tak vznikajú útvary, ktoré sa svojím vzhľadom podobajú pretiahnutým chodbám. Skladajú sa z hviezd a plynu a často sa stávajú zónami tvorby nových svietidiel. Príklady takýchto systémov sú vedcom dobre známe. Jednou z nich je galaxia Cartwheel v súhvezdí Sochár.
V niektorých prípadoch systémy nekolidujú, ale prechádzajú okolo seba alebo sa len jemne dotýkajú. Bez ohľadu na stupeň interakcie však vedie k vážnym zmenám v štruktúre oboch galaxií.
Budúcnosť
Podľa predpokladov vedcov je možné, že po nejakom, dosť dlhom čase, Mliečna dráha pohltí svoj najbližší satelit, na vesmírne pomery pomerne nedávno objavený maličký systém, ktorý sa od nás nachádza vo vzdialenosti 50 svetelných rokov. Výskumné dôkazy naznačujú, že tento mesiac má pôsobivú životnosť, ktorá sa pravdepodobne skončí procesom splynutia so svojím väčším susedom.
Zrážka je možnou budúcnosťou pre Mliečnu dráhu a hmlovinu Andromeda. Teraz je obrovský sused od nás vzdialený asi 2,9 milióna svetelných rokov. Dve galaxie sa k sebe približujú rýchlosťou 300 km/s. K pravdepodobnej zrážke podľa vedcov dôjde o tri miliardy rokov. Či sa to však stane, alebo sa galaxie budú navzájom dotýkať len nepatrne, dnes nikto s istotou nevie. Na predpovedanie nie je dostatok údajov o vlastnostiach pohybu oboch objektov.
Moderná astronómia podrobne študuje také kozmické štruktúry, ako sú galaxie: typy galaxií, vlastnosti interakcie, ich rozdiely a podobnosti a budúcnosť. V tejto oblasti je ešte veľa nepochopiteľného a vyžadujúceho si ďalšie štúdium. Typy štruktúry galaxií sú známe, ale neexistuje presné pochopenie mnohých detailov spojených napríklad s ich vznikom. Súčasné tempo zdokonaľovania znalostí a technológií nám však dovoľuje dúfať v významný pokrok v budúcnosti. V každom prípade galaxie neprestanú byť stredobodom mnohých štúdií. A je to spôsobené nielen zvedavosťou, ktorá je vlastná všetkým ľuďom. Údaje o kozmických vzorcoch a živote umožňujú predpovedať budúcnosť našej časti vesmíru, galaxie Mliečna dráha.
V modernej astronómii sa najčastejšie používa úplne prvá klasifikácia galaxií, ktorú navrhol Edwin Powell Hubble v roku 1926 a následne ju spresnil a potom Gerard de Vaucouleur a Alan Sandage.
Táto klasifikácia je založená na tvare známych galaxií. Podľa nej sú všetky galaxie rozdelené do 5 hlavných typov:
eliptický (E);
špirála (S);
Špirálové galaxie s priečkou (SB);
Nesprávne (Irr);
Galaxie príliš slabé na klasifikáciu, Hubbleov označený symbolom Q.
Okrem toho označenia galaxií v tejto klasifikácii používajú čísla na označenie toho, aká sploštená je eliptická galaxia, a písmená na označenie toho, ako tesne priliehajú ramená špirálových galaxií k jadru.
Graficky je táto klasifikácia prezentovaná ako séria, ktorá sa nazýva Hubbleova sekvencia (alebo Hubbleova ladiaca vidlica kvôli podobnosti schémy s týmto nástrojom).
Eliptické galaxie (typ E) tvoria 13 % z celkového počtu galaxií. Vyzerajú ako kruh alebo elipsa, ktorých jas od stredu k okrajom rýchlo klesá. Eliptické galaxie majú rôzny tvar, od sférického až po veľmi sploštené. V tomto smere sú rozdelené do 8 podtried – od E0 (guľovitý tvar, bez kompresie) po E7 (najvyššia kompresia).
Eliptické galaxie majú najjednoduchšiu štruktúru. Pozostávajú najmä zo starých červených a žltých obrov, červených, žltých a bielych trpaslíkov. Neobsahujú prachové látky. Vznik hviezd v galaxiách tohto typu neprebieha už niekoľko miliárd rokov. Nie je v nich takmer žiadny studený plyn a kozmický prach. Rotácia sa vyskytuje iba v najsploštenejších eliptických galaxiách.
špirálové galaxie- najpočetnejší typ: tvoria asi 50% všetkých pozorovaných galaxií. Väčšina hviezd v špirálovej galaxii sa nachádza v galaktickom disku. Na galaktickom disku je viditeľný špirálovitý vzor dvoch alebo viacerých vetiev alebo ramien skrútených v jednom smere, ktoré vychádzajú zo stredu galaxie.
Existujú dva typy špirál. V prvom type, označenom SA alebo S, špirálové vetvy vychádzajú priamo z centrálneho tesnenia. V druhom začínajú na koncoch podlhovastého útvaru, v strede ktorého je oválne tesnenie. Zdá sa, že dve špirálové ramená sú spojené mostom, a preto sa takéto galaxie nazývajú skrížené špirály; sú označené symbolom SB.
Špirálové galaxie sa líšia stupňom vývoja ich špirálovej štruktúry, čo je zaznamenané v klasifikácii pridaním písmen a, b, c k symbolom S (alebo SA) a SB.
Ramená špirálových galaxií majú modrastú farbu, pretože obsahujú veľa mladých obrovských hviezd. Všetky špirálové galaxie rotujú značnou rýchlosťou, takže hviezdy, prach a plyny sú sústredené v úzkom disku (hviezdy I. populácie). K rotácii v prevažnej väčšine prípadov dochádza v smere krútenia špirálových ramien.
Každá špirálová galaxia má centrálnu kopu. Farba kôp špirálových galaxií je červeno-žltá, čo naznačuje, že pozostávajú hlavne z hviezd spektrálnych tried G, K a M (teda najmenších a najchladnejších).
Množstvo oblakov plynu a prachu a prítomnosť jasne modrých obrov spektrálnych tried O a B naznačujú aktívne procesy tvorby hviezd, ktoré sa vyskytujú v špirálových ramenách týchto galaxií.
Disk špirálových galaxií je ponorený do riedkeho slabo svietivého oblaku hviezd – halo. Halo pozostáva z mladých hviezd populácie II, ktoré tvoria početné guľové hviezdokopy.
V niektorých galaxiách centrálna časť má guľovitý tvar a jasne žiari. Táto časť sa nazýva vydutina (z anglického bulge – zhrubnutie, opuch). Vydutina je tvorená starými hviezdami populácie II a často supermasívnou čiernou dierou v strede. Ostatné galaxie majú v centrálnej časti „hviezdnu priečku“ – priečku.
Najznámejšie špirálové galaxie sú naša galaxia Mliečna dráha a hmlovina Andromeda.
lentikulárnej galaxie(typ S0) je stredným typom medzi špirálovými a eliptickými galaxiami. V galaxiách tohto typu je jasný centrálny zhluk (vydutina) silne stlačený a vyzerá ako šošovka a vetvy chýbajú alebo sú veľmi slabo vysledované.
Lentikulárne galaxie pozostávajú zo starých obrovských hviezd, a preto je ich farba červenkastá. Dve tretiny lentikulárnych galaxií, podobne ako eliptické galaxie, neobsahujú plyn, jedna tretina obsahu plynu je rovnaká ako v špirálových galaxiách. Preto sú procesy tvorby hviezd veľmi pomalé. Prach v lentikulárnych galaxiách sa sústreďuje v blízkosti galaktického jadra. Asi 10 % známych galaxií sú lentikulárne galaxie.
Pre nepravidelné alebo nepravidelné galaxie (Ir) vyznačuje sa nepravidelným, členitým tvarom. Nepravidelné galaxie sa vyznačujú absenciou centrálneho zahustenia a symetrickej štruktúry, ako aj nízkou svietivosťou. Takéto galaxie obsahujú veľa plynu (väčšinou neutrálneho vodíka) – až 50 % ich celkovej hmotnosti. K tomuto typu patrí asi 25 % všetkých hviezdnych systémov.
Nepravidelné galaxie sú rozdelené do 2 veľkých skupín. Prvá z nich, označená ako Irr I, zahŕňa galaxie s náznakom určitej štruktúry. Rozdelenie Irr I nie je konečné: ak sa napríklad v skúmanej galaxii zistí podobnosť špirálových ramien (charakteristické pre galaxie typu S), galaxia dostane označenie Sm alebo SBm (má v štruktúre prepojku) ; ak takýto jav nie je pozorovaný - označenie Im.
Druhá skupina nepravidelných galaxií (Irr II) zahŕňa všetky ostatné galaxie s chaotickou štruktúrou.
Existuje aj tretia skupina nepravidelných galaxií – trpasličie galaxie, označované ako dI alebo dIrrs. Predpokladá sa, že trpasličí nepravidelné galaxie sú podobné najstarším galaktickým útvarom, ktoré existovali vo vesmíre. Niektoré z nich sú malé špirálové galaxie roztrhané na kusy slapovými silami ich masívnejších spoločníkov.
charakteristických predstaviteľov takými galaxiami sú Veľké a Malé Magellanove oblaky. V minulosti boli Veľké a Malé Magellanove oblaky považované za nepravidelné galaxie. Neskôr sa však zistilo, že majú špirálovitú štruktúru s tyčou. Preto boli tieto galaxie preklasifikované ako SBm, štvrtý typ špirálovej galaxie s priečkou.
Galaxie, ktoré majú isté individuálne vlastnosti, ktoré neumožňujú ich priradenie do žiadnej z vyššie uvedených tried, sa nazývajú svojský.
Príkladom zvláštnej galaxie je rádiová galaxia Centaurus A (NGC 5128).
Hubbleova klasifikácia je zapnutá tento moment najbežnejší, ale nie jediný. Široko používaný je najmä systém de Vaucouleurs, ktorý je rozšírenejšou a revidovanou verziou Hubblovej klasifikácie, a systém Yerkes, v ktorom sú galaxie zoskupené smerom k stredu v závislosti od ich spektier, tvaru a stupňa koncentrácie.
Doktorka pedagogických vied E. LEVITAN.
Klasifikačná schéma pre galaxie podľa Hubblea (1925).
Galaxia NGC 4314 (súhvezdie Vodnár).
Nepravidelné galaxie: vľavo - Veľký Magellanov oblak, vpravo - Malý Magellanov oblak.
Obrovská eliptická galaxia v súhvezdí Panna je rádiovým zdrojom Panna A. Je to takmer guľová galaxia. S najväčšou pravdepodobnosťou veľmi aktívny - viditeľný výron jasného prúdu hmoty.
Galaxia NGC 4650 A (súhvezdie Kentaura). Vzdialenosť k nemu je 165 miliónov svetelných rokov.
Plynová hmlovina (M27), ktorá sa nachádza v našej Galaxii, no veľmi ďaleko od nás – vo vzdialenosti 1200 svetelných rokov.
Pred vami nie je galaxia, ale hmlovina Tarantula 30 Doradus - známa dominanta Veľkého Magellanovho mračna.
"Dávno, v galaxii ďaleko, ďaleko..." - týmito slovami sa zvyčajne začínajú filmy slávnej série "Star Wars". Máte predstavu, aký veľký je počet takýchto „vzdialených, vzdialených“ galaxií? Napríklad je známych asi 250 galaxií, ktoré vidíme ako bod jasnejší ako 12 m. Existuje asi 50 000 galaxií, ktorých jasnosť je ešte slabšia – do 15 m. Počet tých, ktoré dokáže odfotografovať len veľmi výkonný, napr. napríklad 6-metrový ďalekohľad na hranici svojich možností - mnoho miliárd. Používaním vesmírny ďalekohľad môžete ich vidieť viac. Tieto hviezdne ostrovy spolu tvoria vesmír - svet galaxií.
Ľudia žijúci na Zemi to zďaleka nepochopili okamžite. Najprv museli objaviť vlastnú planétu – Zem. potom - slnečná sústava. Potom - náš vlastný hviezdny ostrov - naša galaxia. Hovoríme tomu Mliečna dráha.
Po nejakom čase astronómovia zistili, že naša Galaxia má susedov, že hmlovina Andromeda, Veľký Magellanov oblak, Malý Magellanov oblak a mnohé ďalšie hmlisté škvrny už nie sú našou galaxiou, ale inými nezávislými hviezdnymi ostrovmi.
Človek sa teda pozrel za hranice svojej galaxie. Postupne sa ukázalo, že svet galaxií je nielen úžasne veľký, ale aj rozmanitý. Galaxie sa veľmi líšia veľkosťou, vzhľad a počet hviezd v nich zahrnutých, svietivosť.
Americký astronóm Edwin Hubble (1889-1953) je právom považovaný za zakladateľa extragalaktickej astronómie, ktorá sa zaoberá týmito otázkami. Dokázal, že mnohé „hmloviny“ sú vlastne iné galaxie zložené z mnohých hviezd. Študoval viac ako tisíc galaxií, určil vzdialenosť k niektorým z nich. Medzi galaxiami rozlíšil tri hlavné typy: špirálové, eliptické a nepravidelné.
Teraz to už vieme špirálové galaxie vyskytujú častejšie ako iné. Viac ako polovica galaxií je špirálových. Patrí medzi ne naša Mliečna dráha a galaxia v Andromede (M31) a galaxia v Triangulum (M33).
Špirálové galaxie sú veľmi pekné. V strede je jasné jadro (veľký, hustý zhluk hviezd). Špirálové vetvy vychádzajú z jadra a krútia sa okolo neho. Pozostávajú z mladých hviezd a oblakov neutrálneho plynu, väčšinou vodíka. Všetky vetvy - a môže ich byť jedna, dve alebo viac - ležia v rovine zhodnej s rovinou rotácie galaxie. Preto galaxia vyzerá ako sploštený disk.
Astronómovia dlho nevedeli pochopiť, prečo sa galaktické špirály, alebo, ako sa im tiež hovorí, ramená, tak dlho neskolabujú. Na túto tému bolo veľa hypotéz. Teraz sa väčšina výskumníkov galaxií prikláňa k názoru, že galaktické špirály sú vlny so zvýšenou hustotou hmoty. Sú ako vlny na vodnej hladine. A tie, ako viete, pri svojom pohybe neprenášajú hmotu.
Aby sa na pokojnej hladine vody objavili vlny, stačí do vody hodiť aspoň malý kameň. Vznik špirálových ramien je zrejme spojený aj s nejakým pretláčaním. Mohli by to byť pohyby v samotnej mase hviezd obývajúcich túto galaxiu. Nie je vylúčená súvislosť s takzvanou diferenciálnou rotáciou a „prasknutiami“ pri vzniku hviezd.
Astrofyzici celkom sebavedomo hovorili, že práve v ramenách špirálových galaxií je sústredená väčšina novozrodených hviezd. Potom sa však začali objavovať informácie, že zrod hviezd môže nastať aj v centrálnych oblastiach galaxií (pozri „Veda a život“ č. 10, 1984). Znelo to ako senzácia. Jeden taký objav sa podaril nedávno, keď Hubblov vesmírny teleskop odfotografoval galaxiu NGC 4314 (foto nižšie).
Galaxie tzv eliptické, vzhľadom sa výrazne líšia od špirálových. Na fotografiách vyzerajú ako elipsy s rôzneho stupňa kompresia. Medzi nimi sú šošovkovité galaxie a takmer sférické hviezdne systémy. Existujú obri a trpaslíci. Asi štvrtina najjasnejších galaxií je klasifikovaná ako eliptické. Mnohé z nich sa vyznačujú červenkastou farbou. Astronómovia to dlho považovali za jeden z dôkazov, že eliptické galaxie sa väčšinou skladajú zo starých (červených) hviezd. Nedávne pozorovania Hubblovým vesmírnym teleskopom a infračerveným teleskopom "ISO" tento názor vyvracajú (pozri "Veda a život" č. a ).
Medzi eliptickými galaxiami sú také zaujímavé objekty ako sférická galaxia NGC 5128 (súhvezdie Kentaura) alebo M87 (súhvezdie Panny). Priťahujú pozornosť ako najsilnejší zdroj rádiového vyžarovania. Zvláštnou záhadou týchto a niekoľkých špirálových galaxií je ich jadro. Čo sa v nich koncentruje: supermasívne hviezdokopy alebo čierne diery? Podľa niektorých astrofyzikov sa spiaca čierna diera (alebo niekoľko čiernych dier) mohla skrývať v strede našej Galaxie, zahalená v oblakoch nepriehľadnej medzihviezdnej hmoty, alebo napríklad vo Veľkom Magellanovom oblaku.
Až donedávna boli jediným zdrojom informácií o procesoch prebiehajúcich v centrálnych oblastiach našej a iných galaxií pozorovania v rádiovom a röntgenovom pásme. Napríklad tím vedcov pod vedením akademika R. Sunyaeva získal s pomocou ruských orbitálnych observatórií Astron a Granat mimoriadne zaujímavé údaje o štruktúre stredu našej Galaxie. Neskôr, v roku 1997, astrofyzici pomocou infračervenej kamery amerického Hubbleovho vesmírneho teleskopu získali snímky jadra eliptickej galaxie NGC 5128 (rádiová galaxia Centaur A). Bolo možné odhaliť jednotlivé detaily nachádzajúce sa vo vzdialenosti 10 miliónov svetelných rokov od nás (veľkosť asi 100 svetelných rokov). Objavil sa pôsobivý obraz vzbury horúceho plynu víriaceho okolo nejakého stredu, možno čiernej diery. Je však možné, že monštruózna aktivita jadier galaxií, ako je táto, je spojená s inými turbulentnými udalosťami. Koniec koncov, v histórii života galaxií je veľa nezvyčajných vecí: zrážajú sa a niekedy sa dokonca navzájom "požierajú".
Nakoniec sa obráťme na tretí (podľa Hubbleovej klasifikácie) typ galaxií – nesprávne(alebo nepravidelne). Vyznačujú sa chaotickou, členitou štruktúrou a nemajú žiadnu jednoznačnú formu.
Toto sú dve relatívne malé galaxie, ktoré sú nám najbližšie – Magellanove oblaky. Toto sú satelity Mliečnej dráhy. Voľným okom sú viditeľné iba na oblohe južnej pologule Zeme.
To asi vieš Južný pól svet nie je na oblohe označený žiadnou výraznou hviezdou (na rozdiel od severného pólu sveta, vedľa ktorého sa dnes nachádza Malý medveď - Polárka). Magellanove oblaky pomáhajú určiť smer na južný pól sveta. Veľký mrak, Malý mrak a južný pól ležia vo vrcholoch rovnostranného trojuholníka.
Dve galaxie, ktoré sú nám najbližšie, boli pomenované po Ferdinandovi Magellanovi v 16. storočí na návrh Antonia Pigafettu, ktorý bol kronikárom slávneho oboplávania sveta. Vo svojich poznámkach zaznamenal všetko nezvyčajné, čo sa stalo alebo bolo pozorované počas plavby Magellan. Neprehliadol som tieto hmlisté miesta na hviezdnej oblohe.
Hoci nepravidelné galaxie sú najmenšou triedou galaxií, ich štúdium je veľmi dôležité a plodné. To platí najmä o Magellanových oblakoch, ktoré priťahujú mimoriadnu pozornosť astronómov predovšetkým preto, že sú takmer vedľa nás. Veľký Magellanov oblak je vzdialený necelých 200 tisíc svetelných rokov a Malý Magellanov oblak je ešte bližšie – asi 170 tisíc svetelných rokov.
Astrofyzici v týchto extragalaktických svetoch neustále objavujú niečo veľmi zaujímavé: jedinečné pozorovania výbuchu supernovy vo Veľkom Magellanovom oblaku z 23. februára 1987. Alebo napríklad hmlovina Tarantula, v ktorej posledné roky urobil veľa úžasných objavov.
Pred niekoľkými desaťročiami jeden z mojich učiteľov, profesor B. A. Vorontsov-Velyaminov (1904-1994), vynaložil veľké úsilie, aby upriamil pozornosť svojich kolegov na interagujúce galaxie. V tých dňoch sa táto téma mnohým astronómom zdala exotická a nezaujímala sa o ňu. Teraz, po rokoch, sa však ukázalo, že práca Borisa Alexandroviča (a jeho nasledovníkov) – štúdie interagujúcich galaxií – otvorila novú, veľmi dôležitú stránku v histórii extragalaktickej astronómie. A teraz nielen tie najbizarnejšie (a nie vždy pochopiteľné) formy interakcie medzi galaxiami, ale dokonca aj „kanibalizmus“ vo svete obrovských hviezdnych sústav, už nie sú pre nikoho exotické.
„Kanibalizmus“ – vzájomné „požieranie“ galaxií navzájom (ich splývanie pri blízkych stretnutiach) – je zachytený na fotografiách. Podľa jednej hypotézy sa naša Mliečna dráha môže stať „kanibalom“. Základom pre tento predpoklad bol objav trpasličej galaxie na začiatku 90. rokov. Má len niekoľko miliónov hviezd a nachádza sa vo vzdialenosti 50 tisíc svetelných rokov od Mliečnej dráhy. Toto „dieťa“ nie je také mladé: vzniklo pred niekoľkými miliardami rokov. Ako to skončí dlhý život zatiaľ čo ťažko povedať. Je však možné, že sa k nej niekedy priblíži mliečna dráha a on to skonzumuje.
Ešte raz zdôrazňujeme, že svet galaxií je neobyčajne rozmanitý, úžasný a do značnej miery nepredvídateľný. A milovníci astronómie budú môcť sledovať novinky extragalaktickej astronómie, ktorá sa teraz rýchlo rozvíja. Očakávajte teda nové informácie, nové fotografie najneobyčajnejších galaxií.
Viazaný silami gravitačnej interakcie. Počet hviezd a veľkosti galaxií môžu byť rôzne. Galaxie spravidla obsahujú niekoľko miliónov až niekoľko biliónov (1 000 000 000 000) hviezd. Okrem bežných hviezd a medzihviezdneho média obsahujú galaxie aj rôzne hmloviny. Veľkosti galaxií sa pohybujú od niekoľkých tisíc do niekoľko stoviek tisíc svetelných rokov. A vzdialenosť medzi galaxiami dosahuje milióny svetelných rokov.
Asi 90 % hmotnosti galaxií tvorí temná hmota a energia. Povaha týchto neviditeľných komponentov ešte nebola študovaná. Existujú dôkazy, že supermasívne galaxie sú v strede mnohých galaxií. Priestor medzi galaxiami neobsahuje prakticky žiadnu hmotu a má priemernú hustotu menšiu ako jeden atóm na meter kubický. Vo viditeľnej časti vesmíru je pravdepodobne asi 100 miliárd galaxií.
Podľa klasifikácie, ktorú navrhol astronóm Edwin Hubble v roku 1925, existuje niekoľko typov galaxií:
- eliptický (E),
- šošovkovitý (S0),
- pravidelná špirála (S),
- prekrížená špirála (SB),
- zle (Ir).
Eliptický galaxie - trieda galaxií s jasne definovanou sférickou štruktúrou a klesajúcou jasnosťou smerom k okrajom. Otáčajú sa pomerne pomaly, badateľná rotácia je pozorovaná len v galaxiách s výraznou kompresiou. V takýchto galaxiách nie je žiadna prachová hmota, ktorá je v tých galaxiách, v ktorých je prítomná, viditeľná ako tmavé pruhy na súvislom pozadí hviezd galaxie. Vonkajšie eliptické galaxie sa preto od seba líšia najmä jedným znakom – väčšou či menšou kompresiou.
Podiel eliptických galaxií v celkový počet galaxie v pozorovateľnej časti vesmíru – asi 25 %.
Špirála Galaxie sú tak pomenované, pretože majú v disku jasné ramená odvodené od hviezd, ktoré sa rozprestierajú takmer logaritmicky od vydutiny (takmer sférickej vydutiny v strede galaxie). Špirálové galaxie majú centrálnu kopu a niekoľko špirálových ramien alebo ramien, ktoré majú modrastú farbu, pretože obsahujú veľa mladých obrovských hviezd. Tieto hviezdy vzrušujú žiaru difúznych plynných hmlovín rozptýlených spolu s oblakmi prachu pozdĺž špirálových ramien. Disk špirálovej galaxie je zvyčajne obklopený veľkým guľovitým halo (svetelný prstenec okolo objektu; optický jav) pozostávajúci zo starých hviezd druhej generácie. Všetky špirálové galaxie rotujú značnou rýchlosťou, takže hviezdy, prach a plyny sú sústredené v úzkom disku. Množstvo oblakov plynu a prachu a prítomnosť jasne modrých obrov hovorí o aktívnych procesoch tvorby hviezd vyskytujúcich sa v špirálových ramenách týchto galaxií.
Mnohé špirálové galaxie majú v strede priečku (pruhu), z ktorej koncov vybiehajú špirálové ramená. Naša galaxia tiež patrí medzi špirálové galaxie s priečkou.
Lentikulárny Galaxie sú prechodným typom medzi špirálovými a eliptickými. Majú vydutie, halo a disk, ale nemajú špirálové ramená. Medzi všetkými hviezdnymi sústavami je ich asi 20 %. V týchto galaxiách je jasné hlavné telo, šošovka, obklopené slabým halo. Niekedy má šošovka okolo seba prstenec.
Nesprávne galaxie sú galaxie, ktoré nevykazujú ani špirálovú, ani eliptickú štruktúru. Najčastejšie majú takéto galaxie chaotický tvar bez výrazného jadra a špirálových vetiev. V percentuálnom vyjadrení tvoria jednu štvrtinu všetkých galaxií. Väčšina nepravidelných galaxií v minulosti bola špirálová alebo eliptická, ale boli deformované gravitačnými silami.
Evolúcia galaxií
Vznik galaxií sa považuje za prirodzenú fázu evolúcie, ktorá prebieha pod vplyvom gravitačných síl. Ako vedci naznačujú, asi pred 14 miliardami rokov došlo k veľkému výbuchu, po ktorom bol vesmír všade rovnaký. Potom sa častice prachu a plynu začali združovať, spájať, zrážať a tak vznikali zrazeniny, ktoré sa neskôr zmenili na galaxie. Rozmanitosť tvarov galaxií je spojená s rozmanitosťou počiatočné podmienky formovanie galaxií. Nahromadenie plynného vodíka v takýchto zhlukoch sa stalo prvými hviezdami.
Od okamihu svojho zrodu sa galaxia začína zmenšovať. Zmršťovanie galaxie trvá približne 3 miliardy rokov. Počas tejto doby sa oblak plynu premení na hviezdny systém. Hviezdy vznikajú gravitačnou kompresiou oblakov plynu. Keď sa v strede stlačeného oblaku dosiahnu hustoty a teploty dostatočné na efektívny priebeh termonukleárnych reakcií, zrodí sa hviezda. Jadrová fúzia prebieha vo vnútri masívnych hviezd chemické prvkyťažšie ako hélium. Tieto prvky sa dostávajú do primárneho vodíkovo-héliového prostredia pri výbuchoch hviezd alebo pri pokojnom výleve hmoty hviezdami. Prvky ťažšie ako železo vznikajú pri masívnych výbuchoch supernov. Touto cestou, hviezdy prvej generácie obohatiť primárny plyn o chemické prvky ťažšie ako hélium. Tieto hviezdy sú najstaršie a pozostávajú z vodíka, hélia a veľmi malej prímesi ťažkých prvkov. AT hviezdy druhej generácie výraznejšia je prímes ťažkých prvkov, keďže vznikajú z primárneho plynu už obohateného o ťažké prvky.
Proces zrodu hviezd pokračuje s prebiehajúcou kontrakciou galaxie, takže tvorba hviezd nastáva bližšie k stredu systému a čím bližšie k stredu, tým viac ťažkých prvkov by malo byť vo hviezdach. Tento záver je v dobrej zhode s údajmi o množstve chemických prvkov vo hviezdach halo našej Galaxie a eliptických galaxiách. V rotujúcej galaxii vznikajú budúce halo hviezdy skoré štádium kompresie, kedy rotácia ešte neovplyvnila celkový tvar galaxie. Dôkazom tejto éry v našej Galaxii sú guľové hviezdokopy.
Keď sa kontrakcia protogalaxie zastaví, kinetická energia vytvorených diskových hviezd sa rovná energii kolektívnej gravitačnej interakcie. V tomto čase sa vytvárajú podmienky na vytvorenie špirálovej štruktúry a zrod hviezd nastáva už v špirálových vetvách, v ktorých je plyn dosť hustý. to hviezdy tretej generácie. Naša patrí k nim.
Zásoby medzihviezdneho plynu sa postupne vyčerpávajú, zrod hviezd sa stáva menej intenzívnym. O niekoľko miliárd rokov, keď sa vyčerpajú všetky zásoby plynu, sa špirálová galaxia zmení na šošovkovitú galaxiu pozostávajúcu zo slabých červených hviezd. Eliptické galaxie sú už v tomto štádiu: všetok plyn v nich bol spotrebovaný pred 10-15 miliardami rokov.
Vek galaxií je približne rovnaký ako vek vesmíru. Jedným z tajomstiev astronómie zostáva otázka, aké sú jadrá galaxií. Veľmi dôležitým objavom bolo, že niektoré galaktické jadrá sú aktívne. Tento objav bol neočakávaný. Kedysi sa predpokladalo, že jadro galaxie nie je nič iné ako zhluk stoviek miliónov hviezd. Ukázalo sa, že optická aj rádiová emisia niektorých galaktických jadier sa môže meniť v priebehu niekoľkých mesiacov. To znamená, že v priebehu krátkeho času sa z jadier uvoľní obrovské množstvo energie, ktorá je stokrát väčšia ako energia uvoľnená pri výbuchu supernovy. Takéto jadrá sa nazývajú „aktívne“ a procesy, ktoré sa v nich vyskytujú, „aktivita“.
V roku 1963 boli objavené objekty nového typu, ktoré sa nachádzali mimo našej galaxie. Tieto objekty majú tvar hviezdy. Postupom času zistili, že ich svietivosť je mnohonásobne väčšia ako svietivosť galaxií! Najúžasnejšie je, že sa mení ich jas. Sila ich žiarenia je tisíckrát väčšia ako sila žiarenia aktívnych jadier. Tieto objekty sú pomenované. Teraz sa verí, že jadrá niektorých galaxií sú kvazary.
