V roku 1845 objavil anglický astronóm Lord Ross celú triedu hmlovín špirálového typu. Ich povaha sa ustálila až začiatkom dvadsiateho storočia. Vedci dokázali, že tieto hmloviny sú obrovské hviezdne systémy podobné našej Galaxii, ale sú od nej vzdialené mnoho miliónov svetelných rokov.
Všeobecné informácie
Špirálové galaxie (fotografie v tomto článku demonštrujú vlastnosti ich štruktúry) vyzerajú ako pár tanierov naskladaných na seba alebo ako bikonvexná šošovka. Môžu odhaliť masívny hviezdny disk aj halo. Centrálna časť, ktorá vizuálne pripomína opuch, sa bežne nazýva vydutie. A tmavý pás (nepriehľadná vrstva medzihviezdneho média), ktorý prebieha pozdĺž disku, sa nazýva medzihviezdny prach.
Špirálové galaxie sa zvyčajne označujú písmenom S. Okrem toho sa zvyčajne delia podľa stupňa štruktúry. Na tento účel sa k hlavnej postave pridajú písmená a, b alebo c. Sa teda zodpovedá galaxii s nedostatočne rozvinutýmšpirálová štruktúra, ale s veľkým jadrom. Tretia trieda - Sc - sa vzťahuje na opačné objekty so slabým jadrom a silnými špirálovými vetvami. Niektoré hviezdne systémy v centrálnej časti môžu mať prepojku, ktorá sa bežne nazýva tyč. V tomto prípade sa k označeniu pridáva symbol B. Naša Galaxia je stredného typu, bez prepojky.
Ako sa vytvorili špirálové diskové štruktúry?
Formy v tvare plochého disku sa vysvetľujú rotáciou hviezdokôp. Existuje hypotéza, že pri vzniku galaxie odstredivá sila bráni stláčaniu takzvaného protogalaktického oblaku v smere kolmom na os rotácie. Mali by ste si tiež uvedomiť, že povaha pohybu plynov a hviezd vo vnútri hmlovín nie je rovnaká: difúzne zhluky rotujú rýchlejšie ako staré hviezdy. Napríklad, ak je charakteristická rýchlosť rotácie plynu 150-500 km/s, potom sa halo hviezda bude vždy pohybovať pomalšie. A vypukliny pozostávajúce z takýchto predmetov budú mať rýchlosť trikrát nižšiu ako disky.
Hviezdny plyn
Miliardy hviezdnych systémov pohybujúcich sa na svojich obežných dráhach vo vnútri galaxií možno považovať za súbor častíc, ktoré tvoria akýsi hviezdny plyn. A čo je najzaujímavejšie, svojimi vlastnosťami sa veľmi približuje bežnému plynu. Môžu sa naň vzťahovať pojmy ako „koncentrácia častíc“, „hustota“, „tlak“, „teplota“. Analógom posledného parametra je tu spriemerovaná energia„chaotický“pohyb hviezd. V rotujúcich diskoch tvorených hviezdnym plynom sa môžu šíriť vlny špirálovitého typu s hustotou zriedenia a kompresie blízkymi zvukovým vlnám. Sú schopné bežať po galaxii konštantnou uhlovou rýchlosťou niekoľko stoviek miliónov rokov. Sú zodpovedné za tvorbu špirálových vetiev. V momente, keď dôjde ku kompresii plynu, začína proces tvorby studených oblakov, čo vedie k aktívnej tvorbe hviezd.
To je zaujímavé
V halo a eliptických systémoch je plyn dynamický, teda horúci. Preto je pohyb hviezd v galaxii tohto typu chaotický. Výsledkom je, že priemerný rozdiel medzi ich rýchlosťami pre priestorovo blízke objekty je niekoľko stoviek kilometrov za sekundu (rozptyl rýchlosti). Pre hviezdne plyny je rozptyl rýchlosti zvyčajne 10-50 km/s, respektíve ich „stupeň“je citeľne chladný. Predpokladá sa, že dôvod tohto rozdielu spočíva v tých vzdialených časoch (pred viac ako desiatimi miliardami rokov), keď sa galaxie vesmíru ešte len začali formovať. Ako prvé sa vytvorili sférické komponenty.
Špirálové vlny sa nazývajú hustotné vlny, ktoré prebiehajú pozdĺž rotujúceho disku. Výsledkom je, že všetky hviezdy galaxie tohto typu sú akoby vytlačené do svojich vetiev a potom odtiaľ vychádzajú. Jediným miestom, kde sa rýchlosti špirálových ramien a hviezd zhodujú, je takzvaný korotačný kruh. Mimochodom, práve tu sa nachádza slnko. Pre našu planétu je táto okolnosť veľmi priaznivá: Zem sa nachádza na relatívne pokojnom mieste v galaxii, v dôsledku čoho nebola po mnoho miliárd rokov nijako zvlášť ovplyvnená kataklyzmami galaktického rozsahu.
Funkcie špirálových galaxií
Na rozdiel od eliptických útvarov má každá špirálová galaxia (príklady je možné vidieť na fotografiách uvedených v článku) svoju jedinečnú príchuť. Ak je prvý typ spojený s pokojom, stacionárnosťou, stabilitou, potom druhým typom je dynamika, víchrice, rotácie. Možno preto astronómovia hovoria, že kozmos (vesmír) je „zúrivý“. Štruktúra špirálovej galaxie zahŕňa centrálne jadro, z ktorého vychádzajú nádherné ramená (vetvy). Mimo svojej hviezdokopy postupne strácajú obrysy. Takýto vzhľad nemôže byť spojený so silným, rýchlym pohybom. Špirálové galaxie sa vyznačujú rôznymi tvarmi, ako aj vzormi ich vetiev.
Ako sa klasifikujú galaxie
Napriek tejto rozmanitosti boli vedci schopní klasifikovať všetky známe špirálové galaxie. Ako hlavný parameter sme sa rozhodli použiť stupeň rozvinutosti ramien a veľkosť ich jadra a úroveň kompresie ustúpila do pozadia ako nepotrebná.
Sa
Edwin P. Hubble priradil do triedy Sa tie špirálové galaxie, ktoré majú nedostatočne vyvinuté vetvy. Takéto zhluky majú vždy veľké jadrá. Často stred galaxie danej triedyje polovica veľkosti celého klastra. Tieto objekty sa vyznačujú najmenšou expresivitou. Možno ich dokonca prirovnať k eliptickým hviezdokopám. Špirálové galaxie vesmíru majú najčastejšie dve ramená. Sú umiestnené na opačných okrajoch jadra. Vetvy sa odvíjajú symetricky, podobne. So vzdialenosťou od stredu jasnosť vetiev klesá a v určitej vzdialenosti prestávajú byť vôbec viditeľné a strácajú sa v okrajových oblastiach zhluku. Existujú však predmety, ktoré nemajú dva, ale viac rukávov. Je pravda, že takáto štruktúra galaxie je pomerne zriedkavá. Ešte zriedkavejšie sú asymetrické hmloviny, keď je jedna vetva vyvinutejšia ako druhá.
Sb a Sc
Edwin P. Hubble podtrieda Sb má výrazne vyvinutejšie ramená, ale nemajú bohaté dôsledky. Jadrá sú výrazne menšie ako jadrá prvého druhu. Tretia podtrieda (Sc) špirálových hviezdokôp zahŕňa objekty s vysoko vyvinutými vetvami, ale ich stred je relatívne malý.
Je znovuzrodenie možné?
Vedci zistili, že špirálová štruktúra je výsledkom nestabilného pohybu hviezd, ktorý je výsledkom silnej kompresie. Okrem toho treba poznamenať, že v ramenách sa spravidla sústreďujú horúce obry a hromadia sa tam hlavné masy difúznej hmoty - medzihviezdneho prachu a medzihviezdneho plynu. Na tento jav sa dá pozerať aj z iného uhla pohľadu. Niet pochýb o tom, že v priebehu svojho vývoja ide o veľmi stlačenú hviezdokopuuž nemôže stratiť stupeň kompresie. Opačný prechod je teda tiež nemožný. V dôsledku toho sme dospeli k záveru, že eliptické galaxie sa nemôžu zmeniť na špirálové a naopak, pretože tak je usporiadaný kozmos (Vesmír). Inými slovami, tieto dva typy hviezdokôp nie sú dve rôzne štádiá jediného evolučného vývoja, ale úplne odlišné systémy. Každý takýto typ je príkladom opačných evolučných ciest v dôsledku iného kompresného pomeru. A táto charakteristika zase závisí od rozdielu v rotácii galaxií. Napríklad, ak hviezdny systém dostane počas svojho formovania dostatočnú rotáciu, môže sa stiahnuť a vyvinúť špirálové ramená. Ak je stupeň rotácie nedostatočný, galaxia bude menej stlačená a jej vetvy sa nevytvoria - bude to klasický eliptický tvar.
Aké sú ešte rozdiely
Medzi eliptickými a špirálovými hviezdnymi systémami sú aj ďalšie rozdiely. Prvý typ galaxie, ktorý má nízku úroveň kompresie, sa teda vyznačuje malým množstvom (alebo úplnou absenciou) difúznej hmoty. Súčasne špirálové zhluky s vysokou úrovňou kompresie obsahujú častice plynu aj prachu. Vedci vysvetľujú tento rozdiel nasledujúcim spôsobom. Častice prachu a častice plynu sa počas svojho pohybu pravidelne zrážajú. Tento proces je neelastický. Po zrážke častice stratia časť svojej energie a v dôsledku toho sa v nej postupne usadiamiesta v hviezdnom systéme, kde je najmenej potenciálnej energie.
Vysoko komprimované systémy
Ak vyššie popísaný proces prebieha vo vysoko stlačenom hviezdnom systéme, potom by sa difúzna hmota mala usadiť v hlavnej rovine galaxie, pretože práve tu je úroveň potenciálnej energie najnižšia. Tu sa zhromažďujú častice plynu a prachu. Ďalej sa difúzna hmota začína pohybovať v hlavnej rovine hviezdokopy. Častice sa pohybujú takmer paralelne po kruhových dráhach. V dôsledku toho sú tu kolízie pomerne zriedkavé. Ak k nim dôjde, potom sú straty energie zanedbateľné. Z toho vyplýva, že hmota sa neposúva ďalej do stredu galaxie, kde má potenciálna energia ešte nižšiu úroveň.
Slabo komprimované systémy
Teraz sa zamyslite nad tým, ako sa správa elipsoidná galaxia. Hviezdny systém tohto typu sa vyznačuje úplne odlišným vývojom tohto procesu. Hlavná rovina tu vôbec nie je výraznou oblasťou s nízkou úrovňou potenciálnej energie. K silnému poklesu tohto parametra dochádza iba v centrálnom smere hviezdokopy. A to znamená, že medzihviezdny prach a plyn budú priťahované do stredu galaxie. V dôsledku toho tu bude hustota difúznej hmoty veľmi vysoká, oveľa vyššia ako pri plochom rozptyle v špirálovom systéme. Častice prachu a plynu zhromaždené v strede akumulácie pod pôsobením príťažlivej sily sa začnú zmenšovať, čím sa vytvorí malá zóna hustej hmoty. Vedci naznačujú, že z tejto záležitosti v budúcnostizačínajú vznikať nové hviezdy. Tu je dôležité niečo iné - malý oblak plynu a prachu, ktorý sa nachádza v jadre slabo stlačenej galaxie, sa počas pozorovania nedá odhaliť.
Stredné štádiá
Uvažovali sme o dvoch hlavných typoch hviezdokôp – so slabou a so silnou úrovňou kompresie. Existujú však aj medzistupne, kedy je kompresia systému medzi týmito parametrami. V takýchto galaxiách táto charakteristika nie je dostatočne silná na to, aby sa difúzna hmota hromadila pozdĺž celej hlavnej roviny kopy. A zároveň nie je dostatočne slabý na to, aby sa častice plynu a prachu koncentrovali v oblasti jadra. V takýchto galaxiách sa difúzna hmota zhromažďuje do malej roviny, ktorá sa zhromažďuje okolo jadra hviezdokopy.
Galaxie s priečkou
Je známy ďalší podtyp špirálových galaxií – ide o hviezdokopu s priečkou. Jeho vlastnosť je nasledovná. Ak v bežnom špirálovom systéme ramená vychádzajú priamo z jadra v tvare disku, potom v tomto type je stred umiestnený v strede priameho mostíka. A vetvy takéhoto klastra začínajú od koncov tohto segmentu. Nazývajú sa aj galaxie skrížených špirál. Mimochodom, fyzická povaha tohto svetra je stále neznáma.
Vedci navyše objavili ďalší typ hviezdokôp. Vyznačujú sa jadrom ako špirálové galaxie, ale nemajú ramená. Prítomnosť jadra naznačuje silnú kompresiu, alevšetky ostatné parametre pripomínajú elipsoidné systémy. Takéto zhluky sa nazývajú lentikulárne. Vedci predpokladajú, že tieto hmloviny vznikajú v dôsledku straty difúznej hmoty špirálovou galaxiou.
