SPIRALGALAKSER: EGENSKAPER OG TYPER - ARTE - 2025

En spiralgalakse er en monumental klynge av skiveformede stjerner med spiralarmer, som ligner formen på et hjul. Formen på armene varierer mye, men generelt skilles et kondensert senter tydelig omgitt av en skive som spiralene spirer fra.

Nesten 60% av galaksene som er kjent i dag er spiraler med følgende karakteristiske strukturer: sentral bule eller galaktisk bule, skive, spiralarmer og glorie.

Figur 1. Pinwheel Galaxy i stjernebildet Ursa Major som ligger 21 millioner lysår fra Jorden. Kilde: Wikimedia Commons. ESA / Hubble.

Det er galakser med ekstraordinær skjønnhet som kan lokaliseres i konstellasjoner som Eridano. Alle kodet takket være arbeidet til astronomen Edwin Hubble (1889-1953).

kjennetegn

To tredjedeler av spiralgalakser har en sentral stolpe, som utgjør en undertype kalt sperrede galakser, for å skille dem fra enkle spiralgalakser. De har bare to spiraler som kommer ut av baren og svinger seg i samme retning. Melkeveien vår er et eksempel på en sperret spiralgalakse, selv om vi ikke kan observere den fra vår posisjon.

Den sentrale bula er rødlig på grunn av tilstedeværelsen av eldre stjerner. Det er lite gass i selve kjernen og et svart hull finnes vanligvis i sentrum.

Disken på sin side er blåaktig og rik på gass og støv, med tilstedeværelsen av unge og varmere stjerner som går i bane rundt nesten sirkulære stier rundt den galaktiske kjernen, men saktere enn kjernen.

Når det gjelder spiralene, kommer de i et stort utvalg, alt fra de som vikles tett rundt den sentrale bula eller armene som er ordnet mer åpent på den. De skiller seg ut takket være det store antallet varme, blå, unge stjerner de inneholder.

Det er flere teorier om hvorfor de dannes, som vi vil snakke om senere.

Endelig er det en sfærisk glorie som omgir hele disken, fattig i gass og støv, der de eldste stjernene er gruppert i kuleformede stjerneklynger, enorme grupper med tusenvis og til og med millioner av stjerner som beveger seg i høy hastighet.

Typer spiralgalakser

For å klassifisere galakser i henhold til deres morfologi (utseende sett fra jorden) brukes tuninggaffelen opprettet av Edwin Hubble i 1936. Denne klassifiseringen ble senere modifisert av andre astronomer ved å legge undertyper og tall til den opprinnelige notasjonen.

Hubble bokstavkodet galaksene på denne måten: E for elliptiske galakser, SO for linseformede galakser, og S for spiraler.

Ytterligere to kategorier ble senere lagt til for å inkludere SB-sperrede spiralgalakser og galakser hvis form ikke følger et mønster og er uregelmessig: Irr. Omtrent 90% av alle observerte galakser er elliptiske eller spiralformede. Bare 10% er i kategorien Irr.

Figur 2. Tuning gaffeldiagram over galakser. Kilde: Wikimedia Commons. Den opprinnelige opplasteren var Cosmo0 på engelsk Wikipedia. (Originaltekst: Ingen gitt).

Hubble mente at galakser begynte livet som sfæriske strukturer av E0-typen og utviklet deretter armer og ble spiralgalakser som ville ende opp med å være uregelmessige.

Det er imidlertid vist at dette ikke er tilfelle. Elliptiske galakser har en mye tregere rotasjonsbevegelse som ikke får dem til å flate ut og generere spiraler.

På armene på Hubble-innstillingsgaffelen er spiralgalaksen: S for normale spiraler og SB for sperrede spiraler. Små bokstaver indikerer undertyper: "a" indikerer at spolene er tett lukket rundt kjernen, mens "c" brukes når de er løsere. Også gassandelen øker tilsvarende.

Melkeveien er av SBb-typen, med solen i en av spiralarmene: Orions arm, såkalt fordi den også inneholder stjernene i dette stjernebildet, en av de mest slående sett fra Jorden.

Teorier om spiralenes opprinnelse

Opprinnelsen til spiralarmene er ennå ikke kjent med sikkerhet, men det er flere teorier som prøver å forklare dem. Til å begynne med observerte astronomer snart at forskjellige strukturer i en spiralgalakse roterer i forskjellige hastigheter. Dette er kjent som differensial rotasjon og er et kjennetegn på disse galaksetypene.

Det indre av disken av spiralgalakser roterer mye raskere enn det ytre, mens glorie ikke roterer. Av den grunn trodde man først at dette var årsaken til at spiralene dukket opp, og ikke bare dette, det er også beviset på at det eksisterer mørk materie.

Imidlertid, hvis dette er tilfelle, ville spiralene være kortvarige (selvfølgelig i astronomiske termer), fordi de ender opp med å pakke seg rundt seg og forsvinne.

Tetthetsbølger og selvutbredelse av stjernen

En mer akseptert teori for å forklare eksistensen av spiraler er densiteten av tetthetsbølger. Denne teorien, skapt av den svenske astronomen Bertil Lindblad (1895-1965) postulerer at materie opplever variasjoner i konsentrasjonen, som, i likhet med lyd, kan forplante seg i det galaktiske miljøet.

På denne måten skapes områder med mer konsentrasjon, for eksempel spiraler, og andre med mindre, som ville være mellomrommene mellom dem. Men disse områdene har en begrenset varighet, så armene kan bevege seg selv om formen deres vedvarer over tid.

Dette forklarer hvorfor spiraler er veldig aktive regioner når det gjelder stjerneproduksjon. Der er gassen og støvet mer konsentrert, så tyngdekraften griper inn slik at saken klumper seg sammen og danner protostarer, noe som vil gi opphav til unge og massive stjerner.

Den andre teorien som søker å forklare spiraler, er den for selvutbredelse. De massive blå stjernene i spiralarmene er kjent for å være kortvarige i forhold til kjøligere, rødere stjerner i kjernen.

Førstnevnte ender vanligvis livene sine i gigantiske supernovaeksplosjoner, men materialet kan resirkuleres til nye stjerner på samme sted som de forrige: spiralarmene.

Dette vil forklare armens utholdenhet, men ikke opphavet til dem. Av denne grunn tror astronomer snarere at de skyldes en kombinasjon av faktorer: den samme differensialrotasjonen, eksistensen av tetthetsbølger, selvutbredelsen av stjerner og interaksjonene som lider med andre galakser.

Alle disse omstendighetene gir til sammen forskjellige typer spiralarmer: tynn og tydelig avgrenset eller tykk og dårlig definert.

Forskjeller med elliptiske galakser

Den mest åpenbare forskjellen er at stjernene i elliptiske galakser er jevnere fordelt enn i spiraler. I disse virker de konsentrert i den rødlige disken og spredt i spiralarmene, blåaktig i fargen, mens fordelingen i elliptiske galakser er oval.

Et annet særpreg er tilstedeværelsen eller fraværet av interstellar gass og støv. I elliptiske galakser ble det meste av saken til stjerner for lenge siden, så de har lite gass og støv.

For deres del har spiralgalakser områder der gass og støv, som gir opphav til nye stjerner, er rikelig.

Den neste bemerkelsesverdige forskjellen er typen stjerner. Astronomer skiller to stjernpopulasjoner: populasjon I ung og befolkning II, eldre stjerner. Elliptiske galakser inneholder populasjon II-stjerner og få elementer som er tyngre enn helium.

I kontrast inneholder spiralgalakser Befolkning I og II. På platen og armene dominerer befolkningen jeg, yngre og med høy metallisitet. Dette betyr at de inneholder tunge elementer, rester av stjerner som allerede har forsvunnet, mens de er i eldste glorie de eldste stjernene.

Dette er grunnen til at stjerner fortsetter å danne seg i spiralgalakser, mens de i elliptiske galakser ikke gjør det. Og det er at elliptiske galakser sannsynligvis er et resultat av kollisjoner mellom spiral- og uregelmessige galakser, der det meste av det kosmiske støvet forsvinner og med det muligheten for å skape nye stjerner.

Disse kollisjonene mellom galakser er hyppige hendelser, det antas faktisk at Melkeveien er i kollisjon med små satellittgalakser: Skyttens elliptiske dverggalakse SagDEG og Canis Major dverggalakse.

Sammenligningstabell

Forskjeller mellom elliptiske og spiral galakser. Kilde: Fanny Zapata.

Eksempler på spiralgalakser

Spiralgalakser florerer i universet. Sett fra Jorden er de gjenstander med ekstraordinær skjønnhet på grunn av deres forskjellige former. For eksempel i stjernebildet Eridano er det fem spiralgalakser av forskjellige typer, inkludert tre sperre. En av dem er NGC 1300, vist nedenfor.

Figur 3. Barriert spiralgalakse NGC 1300 i Erídano. Kevin Gill fra Los Angeles, CA, USA

Melkeveien

Det er galaksen som huser solsystemet i en av sine spiralarmer. Den inneholder mellom 100 og 400 milliarder stjerner med en estimert størrelse på mellom 150 - 200 tusen lysår. Det er en del av den såkalte Local Group of galaxies, sammen med Andromeda og rundt 50 andre galaxies, nesten alle dverger.

Andromeda

Også kjent som M31, den ligger i stjernebildet Andromeda, nær den til Cassiopeia med sin gjenkjennelige W-form.Den kan sees med det blotte øye eller med gode kikkerter på klare, måneløse netter.

Selv om det allerede dukket opp i journalene til gamle arabiske astronomer, var det ikke kjent at det var en galakse før begynnelsen av 1900-tallet, takket være observasjonene fra Edwin Hubble.

Figur 4. Andromeda-galaksen. Kilde: Pixabay.

Det er omtrent 2,5 millioner lysår unna og er omtrent på størrelse med Melkeveien, selv om det antas å være litt mer massivt. Nyere estimater indikerer imidlertid at dens masse er sammenlignbar med den i vår egen galakse.

Andromeda nærmer oss med stor hastighet, så det forventes at om cirka 4,5 milliarder år vil den kollidere med Melkeveien, noe som gir opphav til en gigantisk elliptisk galakse.

Whirlpool Galaxy

Den vises i Messiers katalog som objekt M51 og ble oppdaget av Charles Messier selv i 1773. Den finnes i stjernebildet Canes Venatici på boreal himmel, nær Bootes og Leo, hvorfra den kan sees med kikkert.

Dette majestetiske astronomiske objektet har den typiske formen til en spiralgalakse og er i en estimert avstand mellom 16 og 27 millioner lysår. Den har en ledsagergalakse godt synlig i teleskopbilder: galaksen NGC 5195.

Figur 5. Whirlpool Galaxy og dens satellittgalakse. Kilde: Wikimedia Commons. NASA, ESA, S. Beckwith (STScI) og The Hubble Heritage Team STScI / AURA)

referanser

1. Carroll, B. En introduksjon til moderne astrofysikk. Andre. Edition. Pearson.
2. Heras, A. Innledning Astronomi og astrofysikk. Gjenopprettet fra: antonioheras.com.
3. Oster, L. 1984. Modern Astronomy. Redaksjonell Reverté.
4. Wikipedia. Dannelse og utvikling av galakser. Gjenopprettet fra: es.wikipedia.org.
5. Wikipedia. Spiralgalakser. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org.