V roce 1845 objevil anglický astronom Lord Ross celou třídu mlhovin spirálového typu. Jejich povaha byla založena až na počátku dvacátého století. Vědci prokázali, že tyto mlhoviny jsou obrovské hvězdné systémy podobné naší Galaxii, ale jsou od ní vzdálené mnoho milionů světelných let.
Obecné informace
Spirální galaxie (fotografie v tomto článku demonstrují rysy jejich struktury) vypadají jako pár talířů naskládaných na sebe nebo jako bikonvexní čočka. Mohou detekovat jak masivní hvězdný disk, tak i halo. Centrální část, která vizuálně připomíná otok, se běžně nazývá boule. A tmavý pás (neprůhledná vrstva mezihvězdného média), který probíhá podél disku, se nazývá mezihvězdný prach.
Spirální galaxie se obvykle označují písmenem S. Navíc se obvykle dělí podle stupně struktury. K tomu se k hlavní postavě přidají písmena a, b nebo c. Sa tedy odpovídá galaxii s nedostatečně rozvinutýmspirálová struktura, ale s velkým jádrem. Třetí třída - Sc - odkazuje na opačné objekty se slabým jádrem a silnými spirálovými větvemi. Některé hvězdné systémy v centrální části mohou mít propojku, která se běžně nazývá tyč. V tomto případě je k označení přidán symbol B. Naše Galaxie je středního typu, bez propojky.
Jak se vytvořily spirálové diskové struktury?
Formy ve tvaru plochého disku lze vysvětlit rotací hvězdokup. Existuje hypotéza, že při vzniku galaxie odstředivá síla brání stlačení tzv. protogalaktického oblaku ve směru kolmém na osu rotace. Měli byste si také uvědomit, že povaha pohybu plynů a hvězd uvnitř mlhovin není stejná: difúzní hvězdokupy rotují rychleji než staré hvězdy. Pokud je například charakteristická rychlost rotace plynu 150-500 km/s, pak se halo hvězda bude vždy pohybovat pomaleji. A vybouleniny skládající se z takových objektů budou mít rychlost třikrát nižší než disky.
Hvězdný plyn
Miliardy hvězdných systémů pohybujících se na svých drahách uvnitř galaxií lze považovat za soubor částic, které tvoří jakýsi hvězdný plyn. A co je nejzajímavější, svými vlastnostmi se velmi blíží běžnému plynu. Lze na něj aplikovat pojmy jako „koncentrace částic“, „hustota“, „tlak“, „teplota“. Analogem posledního parametru je zde zprůměrovaná energie„chaotický“pohyb hvězd. V rotujících discích tvořených hvězdným plynem se mohou šířit vlny spirálovitého typu s hustotou redukce-komprese blízké zvukovým vlnám. Jsou schopni obíhat galaxií konstantní úhlovou rychlostí po dobu několika set milionů let. Jsou zodpovědné za tvorbu spirálových větví. V okamžiku, kdy dojde ke kompresi plynu, začíná proces tvorby studených mraků, což vede k aktivní tvorbě hvězd.
To je zajímavé
V halo a eliptických systémech je plyn dynamický, to znamená horký. V souladu s tím je pohyb hvězd v galaxii tohoto typu chaotický. V důsledku toho je průměrný rozdíl mezi jejich rychlostmi pro prostorově blízké objekty několik stovek kilometrů za sekundu (rozptyl rychlosti). U hvězdných plynů je rozptyl rychlosti obvykle 10-50 km/s, respektive jejich "stupeň" je znatelně chladný. Předpokládá se, že důvod tohoto rozdílu spočívá v těch vzdálených časech (před více než deseti miliardami let), kdy se galaxie vesmíru teprve začínaly formovat. Jako první se vytvořily kulové komponenty.
Spirální vlny se nazývají hustotní vlny, které běží podél rotujícího disku. Výsledkem je, že všechny hvězdy v galaxii tohoto typu jsou jakoby vytlačeny do svých větví a odtud vycházejí. Jediným místem, kde se rychlosti spirálních ramen a hvězd shodují, je takzvaný korotační kruh. Mimochodem, právě zde se nachází slunce. Pro naši planetu je tato okolnost velmi příznivá: Země existuje na relativně klidném místě v galaxii, v důsledku toho nebyla po mnoho miliard let nijak zvlášť zasažena kataklyzmaty galaktického rozsahu.
Vlastnosti spirálních galaxií
Na rozdíl od eliptických útvarů má každá spirální galaxie (příklady lze vidět na fotografiích uvedených v článku) svou vlastní jedinečnou chuť. Pokud je první typ spojen s klidem, stacionárností, stabilitou, pak druhým typem je dynamika, vichřice, rotace. Možná proto astronomové říkají, že kosmos (vesmír) „zuří“. Struktura spirální galaxie zahrnuje centrální jádro, ze kterého vystupují krásná ramena (větve). Postupně ztrácejí obrysy mimo svou hvězdokupu. Takový vzhled nemůže být spojen s mocným, rychlým pohybem. Spirální galaxie se vyznačují řadou tvarů a vzorů jejich větví.
Jak jsou klasifikovány galaxie
Navzdory této rozmanitosti byli vědci schopni klasifikovat všechny známé spirální galaxie. Rozhodli jsme se jako hlavní parametr použít stupeň rozvinutosti ramen a velikost jejich jádra a úroveň komprese zmizela do pozadí jako zbytečná.
Sa
Edwin P. Hubble přiřadil do třídy Sa ty spirální galaxie, které mají nedostatečně vyvinuté větve. Takové shluky mají vždy velká jádra. Často střed galaxie dané třídyje poloviční než celý shluk. Tyto objekty se vyznačují nejmenší expresivitou. Lze je dokonce přirovnat k eliptickým hvězdokupám. Nejčastěji mají spirální galaxie vesmíru dvě ramena. Jsou umístěny na opačných okrajích jádra. Větve se odvíjejí symetricky, podobně. Se vzdáleností od středu jasnost větví klesá a v určité vzdálenosti přestávají být vůbec vidět a ztrácejí se v okrajových oblastech kupy. Existují však předměty, které nemají dva, ale více rukávů. Je pravda, že taková struktura galaxie je poměrně vzácná. Ještě vzácnější jsou asymetrické mlhoviny, kdy jedna větev je vyvinutější než druhá.
Sb a Sc
Edwin P. Hubble podtřída Sb má znatelně vyvinutější zbraně, ale nemají bohaté důsledky. Jádra jsou znatelně menší než u prvního druhu. Třetí podtřída (Sc) spirálních hvězdokup zahrnuje objekty s vysoce vyvinutými větvemi, ale jejich střed je relativně malý.
Je znovuzrození možné?
Vědci zjistili, že spirální struktura je výsledkem nestabilního pohybu hvězd, který je výsledkem silné komprese. Navíc je třeba poznamenat, že v ramenech jsou zpravidla koncentrováni žhaví obři a hromadí se tam hlavní masy difúzní hmoty - mezihvězdného prachu a mezihvězdného plynu. Na tento jev lze nahlížet i z jiného úhlu. Není pochyb o tom, že v průběhu svého vývoje jde o velmi stlačenou hvězdokupujiž nemůže ztratit svůj stupeň komprese. Opačný přechod je tedy také nemožný. V důsledku toho docházíme k závěru, že eliptické galaxie se nemohou změnit ve spirální a naopak, protože tak je uspořádán kosmos (Vesmír). Jinými slovy, tyto dva typy hvězdokup nejsou dvě různá stádia jediného evolučního vývoje, ale zcela odlišné systémy. Každý takový typ je příkladem opačných evolučních cest v důsledku jiného kompresního poměru. A tato charakteristika zase závisí na rozdílu v rotaci galaxií. Pokud se například hvězdný systém během svého formování dostatečně otočí, může se stáhnout a vyvinout spirální ramena. Pokud je stupeň rotace nedostatečný, bude galaxie méně stlačená a její větve se nevytvoří - bude mít klasický eliptický tvar.
Jaké jsou ještě rozdíly
Mezi eliptickými a spirálními hvězdnými systémy jsou i další rozdíly. První typ galaxie, který má nízkou úroveň komprese, se tedy vyznačuje malým množstvím (nebo úplnou absencí) difúzní hmoty. Spirální klastry s vysokou úrovní komprese přitom obsahují jak plynné, tak prachové částice. Vědci vysvětlují tento rozdíl následujícím způsobem. Prachové částice a částice plynu se při svém pohybu periodicky srážejí. Tento proces je neelastický. Po srážce částice ztrácejí část své energie a v důsledku toho se v ní postupně usazujímísta ve hvězdném systému, kde je nejméně potenciální energie.
Vysoce komprimované systémy
Pokud výše popsaný proces probíhá ve vysoce stlačeném hvězdném systému, pak by se difúzní hmota měla usazovat v hlavní rovině galaxie, protože právě zde je úroveň potenciální energie nejnižší. Zde se shromažďují plynné a prachové částice. Dále se difúzní hmota začíná pohybovat v hlavní rovině hvězdokupy. Částice se pohybují téměř paralelně po kruhových drahách. V důsledku toho jsou zde kolize poměrně vzácné. Pokud k nim dojde, pak jsou energetické ztráty zanedbatelné. Z toho vyplývá, že hmota se neposouvá dále do středu galaxie, kde má potenciální energie ještě nižší úroveň.
Slabě komprimované systémy
Nyní zvažte, jak se elipsoidní galaxie chová. Hvězdný systém tohoto typu se vyznačuje zcela odlišným vývojem tohoto procesu. Zde hlavní rovina není vůbec výrazná oblast s nízkou úrovní potenciální energie. K silnému poklesu tohoto parametru dochází pouze v centrálním směru hvězdokupy. A to znamená, že mezihvězdný prach a plyn budou přitahovány do středu galaxie. V důsledku toho zde bude hustota difúzní hmoty velmi vysoká, mnohem vyšší než u plochého rozptylu ve spirálním systému. Částice prachu a plynu shromážděné ve středu akumulace působením přitažlivé síly se začnou zmenšovat, čímž vytvoří malou zónu husté hmoty. Vědci naznačují, že z této záležitosti v budoucnuzačínají vznikat nové hvězdy. Zde je důležité něco jiného - malý oblak plynu a prachu, který se nachází v jádru slabě stlačené galaxie, se během pozorování nedovolí detekovat.
Střední fáze
Uvažovali jsme o dvou hlavních typech hvězdokup – se slabou a se silnou úrovní komprese. Existují však i mezistupně, kdy je komprese systému mezi těmito parametry. V takových galaxiích není tato charakteristika dostatečně silná, aby se difúzní hmota hromadila podél celé hlavní roviny kupy. A zároveň není dostatečně slabý na to, aby se částice plynu a prachu koncentrovaly v oblasti jádra. V takových galaxiích se difúzní hmota shromažďuje do malé roviny, která se shromažďuje kolem jádra hvězdokupy.
Galaxie s příčkou
Je znám další podtyp spirálních galaxií – jedná se o hvězdokupu s příčkou. Jeho vlastnost je následující. Pokud v konvenčním spirálovém systému ramena vycházejí přímo z jádra ve tvaru disku, pak je u tohoto typu střed umístěn uprostřed přímého mostu. A větve takového shluku začínají od konců tohoto segmentu. Říká se jim také galaxie zkřížených spirál. Mimochodem, fyzická povaha tohoto svetru je stále neznámá.
Vědci navíc objevili další typ hvězdokup. Vyznačují se jádrem, jako spirální galaxie, ale nemají ramena. Přítomnost jádra naznačuje silnou kompresi, alevšechny ostatní parametry připomínají elipsoidní systémy. Takové shluky se nazývají lentikulární. Vědci předpokládají, že tyto mlhoviny vznikají v důsledku ztráty difúzní hmoty spirální galaxií.
