Ce este o galaxie spirală. Tipuri de galaxii. Portret mare al galaxiilor

În marile galaxii spirale, precum cea în care trăim, masa totală a stelelor este de aproximativ 100-200 de miliarde de mase solare. Dacă împărțim acest număr la vârsta probabilă a galaxiilor (10-20 de miliarde de ani), atunci obținem rata medie de formare a stelelor din gaz de-a lungul întregii istorii a galaxiei, care este de 5-20 de mase solare pe an. Cu toate acestea, rata de formare a stelelor scade treptat cu timpul, așa că acum, în majoritatea cazurilor, este de 1-5 mase solare pe an pentru majoritatea galaxiilor spirale. Și câteva vedete tinere pe an nu este atât de mult.

Stele tinere se formează în ritmuri diferite în întreaga galaxie. Rata de formare a stelelor depinde de distanța de la centrul galaxiei, aproximativ așa cum se arată în Fig. 6. Deși stele tinere pot fi prezente (în număr mic) în apropierea centrului galaxiei, marea majoritate a acestora sunt asociate cu brațe spiralate. Formarea stelelor în afara ramurilor observabile optic practic nu are loc, în ciuda faptului că gazul interstelar a fost găsit într-un număr de galaxii acolo.

Rata de formare a stelelor diferă și pentru diferite tipuri de galaxii spirale. În galaxiile Sa, este, de regulă, mai mică decât în ​​galaxiile Sc. De obicei, în brațele spirale ale galaxiilor Sa, nu există stele albastre individuale sau regiuni H II strălucitoare - nu numai că sunt mai puțin frecvente acolo, ci și mai slabe ca luminozitate (aceasta din urmă este încă un mister).

Pentru a înțelege cum se nasc stelele în galaxii, este important să aflăm de unde provin ramurile spiralate și de ce apar stelele predominant în ele?

Dacă te uiți la fotografiile unor galaxii spirale, poate părea că întreaga galaxie, cu excepția unei mici părți din centru, este formată din spirale. Dar această impresie este eronată. După ce au efectuat măsurători speciale, se poate convinge că chiar și în galaxiile cu o structură bine dezvoltată, luminozitatea ramurilor spiralate (și mai ales a masei) este o mică parte din luminozitatea (sau masa) întregii galaxii. Ele ies în evidență pe fondul stelar general, deoarece cele mai strălucitoare obiecte ale galaxiilor sunt adunate în spirale: stele fierbinți cu o temperatură la suprafața de 20-30 de mii de grade, grupuri de stele tinere, asociații stelare și nori masivi de gaz, fluorescent strălucitor sub acțiunea radiației ultraviolete a stelelor fierbinți. Stelele cu luminozitate mare și temperaturi ridicate trăiesc mult mai puțin decât stelele „obișnuite” precum Soarele nostru. Prin urmare, îi observăm doar aproape de locurile în care s-au născut. Concentrarea lor în brațele spiralate sugerează că brațele din galaxii sunt zone întinse într-un lanț lung sau fâșie, unde are loc procesul maiestuos de generare a stelelor. Adevărat, galaxiile sunt cunoscute unde vedem stele tinere, dar nu au brațe spiralate. În astfel de galaxii, de regulă, există o mulțime de gaz interstelar. Se pare că brațele spiralate pur și simplu facilitează și accelerează formarea stelelor, făcând acest proces eficient, chiar și atunci când există puțină „materie primă” necesară pentru acesta - gazul interstelar.

Forma spirală a ramurilor poate fi legată de rotația galaxiilor. Această rotație este de așa natură încât viteză unghiulară scade cu distanta fata de centrul galaxiei. De aici rezultă că părți individuale ale galaxiei rulează în jurul centrului galactic cu perioade diferite și, dacă o zonă suficient de mare este delimitată într-un disc rotativ, atunci în mai puțin de o revoluție se va transforma într-un segment de spirală.

Să ne imaginăm acum că în mai multe regiuni din planul galaxiei, gazul s-a condensat și au apărut centre de formare a stelelor. Apoi, rotația diferențială a galaxiei foarte rapid (dacă se poate numi un proces rapid care se desfășoară timp de zeci de milioane de ani) va „unta” fiecare astfel de regiune într-un segment - un „fier” al ramurilor spiralate. Într-adevăr, în unele galaxii se observă „rămășițe” de brațe spiralate. Probabil că există în fiecare sistem stelar în care focarele formatoare de stele pot fi întinse prin rotație diferențială. Dar aceasta nu este o soluție la problemă, deoarece în multe galaxii brațele spiralate nu sunt, evident, segmente. Ele pot fi urmărite pe parcursul uneia sau chiar mai multor revoluții în jurul nucleului. Doar un proces care acoperă o parte semnificativă a întregii galaxii poate duce la formarea brațelor spiralate.

Poate că brațele spiralate sunt doar ejecții de materie din centrul galaxiei? Dar, în primul rând, brațele spiralate nu „ating întotdeauna” centru (în galaxiile cu o bară, de exemplu, se îndepărtează de acesta în unghi drept) și, în al doilea rând, substanța brațelor spiralate (stelele, gazul interstelar) se rotește în jurul centrului galaxiei pe orbite apropiate de circulare și nu se mișcă radial, așa cum ne-am aștepta în cazul unei ejecții. În plus, ejecțiile trebuie să apară frecvent pentru a explica prevalența galaxiilor spirale.

În acest caz, brațele spiralate sunt, probabil, tuburi curbate de gaz interstelar relativ dens în care se formează stelele? Observațiile hidrogenului interstelar neutru nu contrazic această presupunere, dar ce poate reține gazul în astfel de tuburi, de ce nu se împrăștie în toate direcțiile? Câmpul gravitațional propriu al gazului nu îl poate reține: acțiunea gravitației va duce doar la faptul că tubul de gaz se va rupe în condensuri separate și se va prăbuși. Iar rotația diferențială a galaxiei va întinde rapid tubul până se „învârte” complet după 1-2 rotații. Deci ramurile spiralate nu pot fi explicate în acest fel.

Atunci poate reușiți să salvați tubul de gaz de a fi distrus de câmpul magnetic? Dar chiar și pe această cale, se întâlnesc mari dificultăți: pentru ca tubul-ramificație spirală să se rotească în întregime, este necesar să existe un câmp magnetic cu o densitate de energie de câteva sute de ori mai mare decât valoarea corespunzătoare pentru câmpul din gazul interstelar al galaxiei noastre. Acest lucru este greu de posibil: un astfel de câmp ar duce la efecte ușor de detectat, iar prezența lui s-ar trăda într-un fel sau altul.

Soluția (e singura?) a problemei existenței ramurilor spiralate a fost găsită într-un mod diferit, considerându-le nu ca tuburi continue, ci ca regiuni în care orbitele stelelor care se învârt în jurul centrului galaxiei sunt mai ales. aproape unul de celălalt (de exemplu, după cum se arată în Fig. .7). Ramurile spiralate din acest punct de vedere sunt doar sigilii în discul stelar, care nu includ aceleași obiecte tot timpul, ci se deplasează pe discul galaxiei fără a transporta materie cu ele, la fel cum fac undele care se propagă pe suprafața apei. nu-l purta.

Primul care a început să dezvolte o abordare similară pentru a explica natura ramurilor spiralate a fost matematicianul suedez B. Linblad. Începând cu anii 1960, teoria brațelor spiralate ca unde de densitate s-a dezvoltat rapid datorită unei noi abordări hidrodinamice a problemei propagării undelor de densitate, împrumutată din fizica plasmei. Această abordare a fost aplicată studiului undelor de compresie cu un front în spirală care se propagă în discul gaz-stelar al unei galaxii. Conform teoria valurilor formarea ramurilor spiralate, rotația diferențială a galaxiei nu ar trebui să distrugă structura spirală, deoarece, spre deosebire de discul stelar, modelul spirală se rotește cu o perioadă constantă, ca un model pe suprafața solidă a unui vârf. În acest caz, atât stelele, cât și gazul se mișcă în raport cu brațele spiralate, trecând periodic prin frontul de undă. O astfel de trecere are un efect redus asupra mișcării stelelor: densitatea lor în ramura spirală devine doar puțin (câteva procente) mai mare. Un alt lucru este gazul interstelar. Poate fi considerat un mediu continuu, ușor de compresibil, a cărui densitate ar trebui să crească brusc la trecerea prin „cresta” valului. Aici se află răspunsul la întrebarea de ce brațele spiralate sunt locul de naștere al stelelor. La urma urmei, comprimarea gazului interstelar contribuie la condensarea sa rapidă în nori și apoi în stele.

Procesul de trecere a gazului prin ramura spirală a fost luat în considerare în mod repetat teoretic. Rezultatele calculului arată că atunci când gazul „intră” în ramura spirală, densitatea și presiunea acestuia cresc brusc (în unele cazuri, apare o undă de șoc), iar gazul se împarte rapid în două faze: dens, dar rece (nori) și rarefiat. , dar cu o temperatură de 7-9 mii de grade (mediu intercloud). Dacă masa norilor este mare - câteva sute de mase solare, atunci presiunea externă a mediului fierbinte îi poate comprima atât de mult încât norii devin instabili gravitațional și se pot micșora (înainte de formarea stelelor). Simultan și independent, există un alt mecanism de creștere a densității gazului. Este legat de faptul că gazul interstelar din câmpul magnetic al galaxiei formează un sistem instabil. Norii de gaz par să „alunece” de-a lungul liniilor de forță camp magnetic, coborând chiar în planul discului stelar - în așa-numitele „găuri potențiale”. Acolo se acumulează și se contopesc în mari complexe de gaze, unde are loc formarea stelelor. Aceste complexe de gaze, încălzite de stele, creează spiralele zdrențuite din galaxiile bogate în gaz interstelar.

Stelele apărute în urma acestor procese își continuă mișcarea prin galaxie cu aceleași viteze ca și gazul care le-a dat naștere și treptat – pe parcursul a zeci de milioane de ani – părăsesc ramura spirală. Dar în acest timp, cele mai strălucitoare stele au deja timp să îmbătrânească și să înceteze să radiaze multă energie („se vor stinge și norii de gaz care au strălucit datorită acestor stele”). Prin urmare, aproape întotdeauna observăm stele strălucitoare și gazul interstelar fierbinte în brațele spirale și nu în întreaga galaxie. Mai mult decât atât, aceste obiecte (precum și „dârle” întunecate de praf, al căror aspect, aparent, este asociat cu compresia gazului) sunt concentrate nu doar pe brațele spirale, ci și pe partea interioară a acestora - exact acolo unde, conform teoriei valurilor , ne-am aștepta la „intrarea” gazului în unda de compresie și comprimarea acesteia.

După ce trece prin ramura spirală, gazul interstelar devine din nou rarefiat - un atom pe câțiva centimetri cubi de spațiu. Noi mase de gaz trec prin frontul de undă, apar noi centre de formare a stelelor.

Concluzia că brațele spiralate ale galaxiilor pot fi formate prin unde de densitate este confirmată și în calculele (cu ajutorul calculatoarelor de mare viteză) ale mișcării unui număr mare de puncte materiale care imită stelele și gazele discului galactic. Aceste calcule au arătat că gazul în mișcarea sa poate forma într-adevăr o structură elicoidală pronunțată.

În explicarea naturii ramurilor spiralate, teoria undelor a întâmpinat o problemă serioasă: undele de densitate s-au dovedit a nu fi „eterne”. Ele trebuie să se degradeze încet și ar dispărea, fiind de cel mult 1 miliard de ani, dacă nu ar fi reexcitate sau susținute de o sursă de energie. Prin urmare, oamenii de știință s-au confruntat cu încă o sarcină: să afle care este sursa sau, mai bine spus, mecanismul de excitare a undelor de densitate?

Au fost propuse mai multe astfel de mecanisme, însă, care dintre ele joacă rolul principal în galaxii este încă neclar. Undele pot fi, de asemenea, excitate de interacțiunea a două subsisteme stelare ale galaxiilor, dacă unul se rotește rapid și celălalt încet (discul stelar și componenta sferoidă a galaxiei) și instabilitatea gravitațională a mediului interstelar la periferia galaxiilor, și distribuția de masă non-aximetrică observată adesea în apropierea centrului galaxiilor, precum și, eventual, emisii din nucleul său central.

În general, la fel cum undele de pe apă sau undele sonore din aer pot fi excitate în multe feluri, tot așa undele de densitate din galaxii pot fi excitate în mai multe moduri - rezultatul va fi același: o structură în spirală.

Verificarea finală a corectitudinii teoriei ondulatorii a originii brațelor spiralate ale galaxiilor, aparent, este o chestiune de viitor apropiat. Cu toate acestea, cunoștințele noastre despre natura brațelor spiralate sunt încă departe de a fi complete și toate ipotezele și calculele trebuie încă confirmate. Iar forma ramurilor spiralate este adesea prea complexă pentru a fi considerată o spirală corectă din punct de vedere matematic. Ramurile pot fi atât largi, cât și înguste, se abate de la forma unei spirale, se îmbină, se ramifică, se conectează cu jumperi, formează mai multe „niveluri” independente etc. par a fi răsucite în direcții diferite!). Nu este încă posibil să explicăm această varietate de forme. În cele din urmă, în unele sisteme stelare, brațele spiralate sunt în mod clar de natură non-undă, deși forma lor este aparent asociată în continuare cu rotația galaxiei. Acest lucru se aplică nu numai „restelor” spiralate din interiorul galaxiilor. Sunt multe cazuri în care ramurile spiralate... trec dincolo de galaxiile în sine! Late și slabe, ele se întind într-o fâșie neuniformă, uneori timp de multe zeci de mii de ani lumină prin regiunile periferice ale sistemelor stelare, plecând în spațiul intergalactic. Ele sunt observate aproape exclusiv acolo unde există două sau mai multe așa-numite galaxii care interacționează. Unul dintre pionierii studiului galaxiilor care interacționează, B. A. Vorontsov-Velyaminov, a descoperit un numar mare de galaxii apropiate una de cealaltă, dintre care una sau două au ramuri intergalactice ciudate, nu întotdeauna în aspect spiralat (Fig. 8). Astfel de ramuri pot apărea în unele cazuri sub influența câmpului gravitațional al unei galaxii vecine asupra unui sistem stelar. Un câmp gravitațional extern poate schimba structura internă a unei galaxii (la urma urmei, toată materia sa se mișcă sub influența forțelor gravitaționale). Când un alt sistem stelar masiv se apropie de galaxie, apar forțe care caută să distrugă galaxia. Dar, de cele mai multe ori, nu ajunge la o distrugere completă. Unele dintre stele se desprind de corpul principal al galaxiei și, în anumite condiții, pot forma unul sau două „jeturi” care sunt îndoite din cauza faptului că stelele s-au rotit anterior în jurul centrului galaxiei. Spiralele sunt obținute din stele rupte din galaxie. Dacă sistemul stelar nu este înconjurat de un mediu gazos suficient de dens sau nu are o dimensiune mult mai mare decât se presupune în prezent, atunci soarta unor astfel de spirale este simplă - vor trece sute de milioane de ani și spiralele vor dispărea: stelele care intră. ei vor „cădea” înapoi sau vor părăsi galaxia pentru totdeauna. Corectitudinea unor astfel de idei este confirmată de calculele interacțiunii sistemelor stelare, efectuate pe un computer.

Dar ce este surprinzător: puteți găsi astfel de galaxii în care ramurile exterioare „se unesc” cu ramurile spiralate obișnuite. Aceasta înseamnă că excitarea undelor de densitate poate fi asociată cu o influență externă. Se dovedește că o galaxie poate influența la distanță formarea stelelor (și, prin urmare, a planetelor) într-o altă galaxie, vecină (Există motive să credem că galaxia noastră are și urme de interacțiune cu sistemele vecine - LMC și MMO. Radioastronomii australieni). au descoperit un „manșon” lung și îngust, care traversează mai mult de jumătate din „manșonul” cerului de hidrogen neutru rece rarefiat asociat cu aceste două galaxii învecinate. Stelele din manșonul de gaz nu au fost încă detectate, dar pot fi prea slabe pentru a fi distinse acolo, deoarece puncte separate.).

Una dintre cele mai vizibile formațiuni din discurile galaxiilor ca a noastră sunt brațele (sau brațele) spiralate. Ei au dat numele acestui tip de obiecte - galaxii spirale. Structura spirală din galaxia noastră este foarte bine dezvoltată. De-a lungul brațelor sunt concentrate în principal cele mai tinere stele, multe grupuri de stele deschise și asociații, precum și lanțuri de nori denși de gaz interstelar în care stelele continuă să se formeze. Brațele spiralate conțin un număr mare de stele variabile și fulgerătoare, iar exploziile unor tipuri de supernove sunt cel mai adesea observate în ele. Spre deosebire de aureola, unde orice manifestare a activității stelare este extrem de rare, în ramuri continuă o viață furtunoasă, asociată cu tranziția continuă a materiei din spațiul interstelar la stele și înapoi. Câmpul magnetic galactic, care pătrunde în întregul disc gazos, este de asemenea concentrat mai ales în spirale.

brațe spiralate Calea lacteeîn mare măsură ascunsă de noi prin absorbția materiei. Studiul lor detaliat a început după apariția radiotelescoapelor. Ei au făcut posibilă studierea structurii galaxiei prin observarea emisiilor radio a atomilor de hidrogen interstelari, care sunt concentrați de-a lungul spiralelor lungi. Conform conceptelor moderne, brațele spiralate sunt asociate cu undele de compresie care se propagă pe discul galaxiei. Trecând prin regiunile de compresie, materia discului devine mai densă, iar formarea stelelor din gaz devine mai intensă. Motivele apariției unei astfel de structuri de undă deosebite în discurile galaxiilor spirale nu sunt complet clare.

Galaxia noastră și locul Soarelui în ea Clustere și asociații de stele: clustere globulare

Un cluster este un grup de stele legate de o origine comună, poziție în spațiu și mișcare. A apărut o împărțire a clusterelor în sferice și deschise, apoi a apărut un alt tip de asociere a grupurilor stelare. Într-un telescop mic, clusterele globulare arată ca niște clustere de stele foarte apropiate. Toate au o formă pronunțată sferică sau ușor aplatizată, stelele din ele sunt puternic concentrate spre centru, contopindu-se într-un singur punct de lumină. Doar observațiile cu rezoluție unghiulară foarte mare, cum ar fi telescopul spațial Hubble, ne permit să vedem stele individuale chiar până în centru. Cele mai mari clustere conțin peste un milion de stele. Numărul de stele pe parsec cub din centrele clusterelor globulare variază de la câteva sute la zeci de mii. Rețineți că în vecinătatea Soarelui, o stea cade pe un volum mai mare de un parsec cub. Diametrele clusterelor globulare variază de la 20 la 100 buc. Aglomerarile globulare sunt cele mai vechi obiecte din galaxia noastră: s-au format simultan cu ea. Când vârsta clusterelor era încă mică, acestea includeau stele de mase foarte diferite. Cele mai ușoare au fost de câteva ori mai puțin masive decât Soarele, iar masa celor mai grele a fost de zeci de ori mai mare decât cea a Soarelui. În stelele masive, toate procesele sunt mai intense decât în ​​cele luminoase, își irosesc rapid rezervele de energie și „mor”. Prin urmare, acum doar stelele cu masă mică sunt prezente în clustere globulare, iar majoritatea dintre ele se află în stadiile târzii ale evoluției lor. Când se sting, doar cele mai mici stele care trăiesc foarte mult timp vor rămâne în grupuri. Știind câte stele cu mase diferite sunt într-un grup, puteți determina cu cât timp în urmă a apărut. Vârsta clusterelor globulare, estimată în acest fel, depășește 12 miliarde de ani.

Stele masive care au fost cândva membre ale acestor sisteme nu au dispărut fără urmă. Au lăsat în urmă pitice albe, stele neutronice și posibil găuri negre. Cel mai adesea, se dezvăluie prin interacțiunea gravitațională cu alți membri ai clusterului. Rezultat: izbucniri de stele noi, pulsari. Stelele vechi își pierd adesea stabilitatea și încep să își schimbe luminozitatea în mod regulat - devin variabile. Există o mulțime de stele similare - Cefeide - în clustere globulare. Născuți în același timp cu Galaxia, clusterele globulare practic s-au păstrat compoziție chimică a acelui nor gigantic pregalactic din care s-au format. Conținut scăzut de grele elemente chimice. Istoria formării clusterelor globulare se reflectă în distribuția lor spațială în Galaxie. Toate sunt situate sferic simetric față de centrul Galaxiei.

În regiunile îndepărtate ale spațiului cosmic, a fost descoperit recent un nou tip de galaxie, care a fost numită condiționat „super spirale”. Sunt cu adevărat gigantice ca mărime, depășesc Calea Lactee din toate punctele de vedere și pot concura în dimensiune și luminozitate cu cele mai mari galaxii care au fost descoperite doar în Univers.

După cum sa dovedit, galaxiile superspirale au fost în mintea astronomilor de mult timp - pur și simplu au imitat cu succes galaxiile spirale tipice. Un nou studiu a fost realizat folosind date arhivate de la NASA și a arătat că aceste galaxii, care la prima vedere sunt aproape de noi, sunt de fapt foarte îndepărtate, dar par apropiate pentru că au dimensiuni gigantice. Imediat înaintea cercetătorilor a apărut o nouă întrebare: cum este posibilă existența unor astfel de galaxii spirale?

„Am descoperit o clasă necunoscută anterior de galaxii spirale care sunt la fel de uriașe și strălucitoare ca cele mai mari galaxii cunoscute de noi. În termeni simpli, este la fel ca și cum am descoperi pe Pământ o nouă creatură necunoscută de mărimea unui elefant, dar încă necunoscută zoologilor ”, Patrick Ogle de la Institutul de Tehnologie din California, autorul principal al unui articol publicat în The Astrophysical Journal. .

Una dintre cele trei galaxii cu două nuclee, numele ei este 2MASX J08542169+0449308. Sursa: SDSS

Ogle și colegii săi au dat peste aceste super spirale din întâmplare în timp ce căutau galaxii extrem de luminoase și masive în adâncurile arhivei NED (NASA/IPAC Extragalactic Database). Această arhivă este un depozit online care conține informații despre peste o sută de milioane de galaxii. NED combină date din multe proiecte diverse, inclusiv observații cu ultraviolete de la orbiterul GALEX, sondajul Sloane Digital Sky Survey la sol, sondajul 2MASS și navele spațiale individuale Spitzer și WISE.

„Această descoperire uimitoare a unei clase de galaxii spirale gigantice sa datorat doar analizei de rutină a bazei de date NED a galaxiilor. Astfel, putem spune că dă roade și munca de rutină, sistematică și consecventă cu arhive generalizate pentru toate proiectele. Suntem siguri că arhiva conține informații despre multe alte astfel de pepite. Trebuie doar să învățăm cum să punem întrebările potrivite.” – George Helow, coautor de cercetare și șef al arhivei

Inițial, Ogle, Helow și colegii lor au crezut pe bună dreptate că galaxiile uriașe, mature, care aparțin clasei eliptice datorită formei lor neobișnuite, vor fi elementele dominante în informațiile de arhivă studiate. Dar după cum sa dovedit, oamenii de știință aveau o surpriză uriașă. Din baza de date generală au fost selectate aproximativ 800.000 de galaxii, situate la o distanță de cel mult 3,5 miliarde de ani lumină de noi. În mod surprinzător, 53 dintre cele mai strălucitoare galaxii au fost mai degrabă spirale decât eliptice. Cercetătorii au verificat din nou distanțele până la aceste galaxii, s-a dovedit că acestea sunt situate cu încă 1,2 miliarde de ani lumină mai departe decât se credea inițial. Odată ce distanțele au fost corect estimate, au fost dezvăluite mărimea și proprietățile uluitoare ale acestei noi clase de galaxii spirale descoperite.

O altă galaxie care poate fi clasificată drept superspirală. Numele său este 2MASX J16014061+2718161 și are și două nuclee. Sursa: SDSS

După cum a fost stabilit acum, galaxiile superspirale pot avea o luminozitate mai mare decât luminozitatea Căii Lactee de 8 până la 14 ori, ele sunt de zece ori mai masive decât galaxia noastră. Discurile lor strălucitoare, pline de stele au de 2 până la 4 ori diametrul nostru, iar cea mai mare galaxie spirală cunoscută până în prezent are 440.000 de ani lumină. Galaxiile superspirale emit puternice radiații ultraviolete și infraroșii medii. Aceasta înseamnă că procesele de formare a noilor stele au loc activ în adâncurile lor, rata nașterii lor este de aproximativ 30 de ori mai mare, din nou în comparație cu Galaxia noastră.

Conform teoriei astrofizice actuale, nu există nicio modalitate ca galaxiile spirale să poată atinge oricare dintre aceste caracteristici uimitoare, cu atât mai puțin să aibă toate aceste proprietăți simultan. Faptul este că galaxiile spirale cresc prin captarea gazelor reci din materia intergalactică. La un moment dat, masa unei galaxii spirale obișnuite atinge valori atât de mari, drept urmare gazul prins începe să se miște în interiorul ei foarte repede. Din această cauză, se formează frecarea materiei și are loc încălzirea, iar o creștere a temperaturii începe să încetinească procesele ulterioare ale nașterii de noi stele. Dar, după cum știm cu toții acum, se dovedește că galaxiile spirale nu se supun acestei legi.

Una dintre cele mai mari galaxii superspirale SDSS J094700.08+254045.7. Diametrul discului său este de aproximativ 320.000 de ani lumină.

O galaxie este o formațiune mare de stele, gaze, praf, care sunt ținute împreună de forța gravitației. Acești mai mari compuși din univers pot varia în formă și dimensiune. Majoritatea obiectele spațiale fac parte dintr-o anumită galaxie. Acestea sunt stele, planete, sateliți, nebuloase, găuri negre și asteroizi. Unele dintre galaxii au multă energie întunecată invizibilă. Datorită faptului că galaxiile sunt separate de spațiul cosmic gol, ele sunt numite figurativ oaze în deșertul cosmic.

Galaxia noastră

Cea mai apropiată stea a noastră, Soarele, este una dintre miliardele de stele din galaxia Calea Lactee. Privind cerul înstelat al nopții, este greu să nu observi o bandă largă presărată cu stele. Grecii antici au numit grupul acestor stele Galaxia.

Dacă am fi avut ocazia să privim acest sistem stelar din lateral, am fi observat o minge aplatizată, în care sunt peste 150 de miliarde de stele. Galaxia noastră are dimensiuni greu de imaginat în imaginația ta. Un fascicul de lumină călătorește dintr-o parte în alta a lui pentru o sută de mii ani pământeni! Centrul galaxiei noastre este ocupat de nucleul, din care pleacă ramuri spiralate uriașe pline de stele. Distanța de la Soare la nucleul galaxiei este de 30.000 de ani lumină. sistem solar situat la marginea Căii Lactee.

Stelele din galaxie, în ciuda acumulării uriașe de corpuri cosmice, sunt rare. De exemplu, distanța dintre cele mai apropiate stele este de zeci de milioane de ori mai mare decât diametrele lor. Nu se poate spune că stelele sunt împrăștiate aleatoriu în Univers. Locația lor depinde de forțele gravitaționale care țin corpul ceresc într-un anumit plan. Sistemele stelare cu câmpurile lor gravitaționale se numesc galaxii. Pe lângă stele, compoziția galaxiei include gaz și praf interstelar.

compoziția galaxiilor.

Universul este, de asemenea, format din multe alte galaxii. Cele mai apropiate de noi sunt îndepărtate la o distanță de 150 de mii de ani lumină. Ele pot fi văzute pe cerul emisferei sudice sub formă de mici pete cețoase. Ei au fost descriși pentru prima dată de un membru al expediției Magellanic în jurul lumii Pigafett. Ei au intrat în știință sub numele de Nori Magellanic Mari și Mici.

Cea mai apropiată galaxie de noi este Nebuloasa Andromeda. Are o dimensiune foarte mare, așa că este vizibil de pe Pământ cu un binoclu obișnuit și pe vreme senină - chiar și cu ochiul liber.

Însăși structura galaxiei seamănă cu o spirală gigantică convexă în spațiu. Pe unul dintre brațele spiralate, la ¾ din distanța de la centru, se află sistemul solar. Totul în galaxie se învârte în jurul nucleului central și se supune forței gravitației sale. În 1962, astronomul Edwin Hubble a clasificat galaxiile după forma lor. Omul de știință a împărțit toate galaxiile în galaxii eliptice, spirale, neregulate și barate.

Există miliarde de galaxii în partea din Univers disponibile pentru cercetare astronomică. În mod colectiv, astronomii le numesc Metagalaxia.

Galaxiile Universului

Galaxiile sunt reprezentate de mari grupări de stele, gaze, praf, ținute împreună prin gravitație. Ele pot varia foarte mult ca formă și dimensiune. Majoritatea obiectelor spațiale aparțin unei galaxii. Acestea sunt găuri negre, asteroizi, stele cu sateliți și planete, nebuloase, sateliți cu neutroni.

Majoritatea galaxiilor universului conțin cantități mari de energie întunecată invizibilă. Deoarece spațiul dintre diferite galaxii este considerat gol, acestea sunt adesea numite oaze în golul spațiului. De exemplu, o stea numită Soare este una dintre miliardele de stele din galaxia „Calea Lactee” din universul nostru. La ¾ din distanța de centrul acestei spirale se află sistemul solar. În această galaxie, totul se mișcă constant în jurul nucleului central, care se supune gravitației sale. Cu toate acestea, nucleul se mișcă și el împreună cu galaxia. În același timp, toate galaxiile se mișcă la superviteze.
Astronomul Edwin Hubble a realizat în 1962 o clasificare logică a galaxiilor universului, ținând cont de forma acestora. Acum galaxiile sunt împărțite în 4 grupe principale: eliptice, spirale, galaxii cu o bară (bară) și neregulate.
Care este cea mai mare galaxie din universul nostru?
Cea mai mare galaxie din univers este galaxia lenticulară super-gigant din clusterul Abell 2029.

galaxii spirale

Sunt galaxii care în forma lor seamănă cu un disc spiralat plat cu un centru strălucitor (nucleu). Calea Lactee este o galaxie spirală tipică. Galaxiile spirale sunt de obicei numite cu litera S, ele sunt împărțite în 4 subgrupe: Sa, So, Sc și Sb. Galaxiile aparținând grupului So se disting prin nuclee strălucitoare care nu au brațe spiralate. În ceea ce privește galaxiile Sa, ele se disting prin brațe spiralate dense înfășurate strâns în jurul miezului central. Brațele galaxiilor Sc și Sb înconjoară rar nucleul.

Galaxii spirale în catalogul Messier

galaxii barate

Galaxiile barate sunt similare cu galaxiile spirale, dar au încă o diferență. În astfel de galaxii, spiralele nu pornesc de la miez, ci de la poduri. Aproximativ 1/3 din toate galaxiile se încadrează în această categorie. Ele sunt de obicei notate cu literele SB. La rândul lor, ele sunt împărțite în 3 subgrupe Sbc, SBb, SBa. Diferența dintre aceste trei grupuri este determinată de forma și lungimea podurilor, de unde, de fapt, încep brațele spiralelor.

Messier a blocat galaxiile spirale

galaxii eliptice

Forma galaxiilor poate varia de la perfect rotunde la ovale alungite. Caracteristica lor distinctivă este absența unui miez central luminos. Ele sunt desemnate prin litera E și sunt împărțite în 6 subgrupe (după formă). Astfel de forme sunt desemnate de la E0 la E7. Primii au aproape forma rotunda, în timp ce E7 se caracterizează printr-o formă extrem de alungită.

Galaxii eliptice din catalogul Messier

Galaxii neregulate

Nu au nicio structură sau formă pronunțată. Galaxiile neregulate sunt de obicei împărțite în 2 clase: IO și Im. Cea mai comună este clasa Im de galaxii (are doar o mică nuanță de structură). În unele cazuri, sunt urmărite resturi de spirală. IO aparține unei clase de galaxii care au o formă haotică. Norii Magellanic Mici și Mari sunt un exemplu excelent al clasei Im.

Messier catalog galaxii neregulate

Tabel cu caracteristicile principalelor tipuri de galaxii

Portret mare al galaxiilor

Nu cu mult timp în urmă, astronomii au început să lucreze la un proiect de colaborare pentru a determina locația galaxiilor în întregul univers. Sarcina lor este să obțină o imagine mai detaliată structura de ansambluși forma universului la scară largă. Din păcate, amploarea universului este greu de estimat pentru înțelegere de către mulți oameni. Luați cel puțin galaxia noastră, formată din peste o sută de miliarde de stele. Mai sunt miliarde de galaxii în univers. Au fost descoperite galaxii îndepărtate, dar le vedem lumina așa cum era acum aproape 9 miliarde de ani (suntem despărțiți de o distanță atât de mare).

Astronomii au devenit conștienți de faptul că majoritatea galaxiilor aparțineau unui anumit grup (a devenit cunoscut sub numele de „cluster”). Calea Lactee face parte dintr-un cluster, care, la rândul său, este format din patruzeci de galaxii cunoscute. De regulă, majoritatea acestor clustere fac parte dintr-o grupare și mai mare, care se numește superclustere.

Clusterul nostru face parte dintr-un supercluster denumit în mod obișnuit Clusterul Fecioarei. Un astfel de cluster masiv este format din peste 2 mii de galaxii. În același timp în care astronomii au cartografiat locația acestor galaxii, superclusterele au început să prindă contur. Superclustere mari s-au adunat în jurul a ceea ce par a fi bule sau goluri gigantice. Ce fel de structură este aceasta, nimeni nu știe încă. Nu înțelegem ce poate fi în interiorul acestor goluri. Prin presupunere, ele pot fi umplute cu un anumit tip de materie întunecată necunoscută oamenilor de știință sau pot avea spațiu gol în interior. Va trece mult timp până când vom cunoaște natura unor astfel de goluri.

Calcularea Galactică

Edwin Hubble este fondatorul cercetării galactice. El este primul care a descoperit cum să calculeze distanța exactă până la o galaxie. În cercetările sale, s-a bazat pe metoda stelelor pulsatoare, care sunt mai bine cunoscute sub numele de Cefeide. Omul de știință a reușit să observe relația dintre perioada necesară pentru a finaliza o pulsație de luminozitate și energia pe care o eliberează steaua. Rezultatele cercetării sale au reprezentat o descoperire majoră în domeniul cercetării galactice. În plus, el a descoperit că există o corelație între spectrul roșu emis de o galaxie și distanța acesteia (constanta Hubble).

În zilele noastre, astronomii pot măsura distanța și viteza unei galaxii măsurând cantitatea de deplasare spre roșu din spectru. Se știe că toate galaxiile Universului se mișcă unele de altele. Cu cât galaxia este mai departe de Pământ, cu atât viteza sa de mișcare este mai mare.

Pentru a vizualiza această teorie, este suficient să te imaginezi conducând o mașină care se mișcă cu o viteză de 50 km pe oră. O mașină din fața ta conduce mai repede cu 50 km pe oră, ceea ce indică faptul că viteza de deplasare a acesteia este de 100 km pe oră. În fața lui se află o altă mașină, care se mișcă mai repede cu încă 50 de km pe oră. Chiar dacă viteza tuturor celor 3 mașini va fi diferită cu 50 km/h, prima mașină se îndepărtează de fapt de tine cu 100 km/h mai repede. Deoarece spectrul roșu indică viteza cu care galaxie se îndepărtează de noi, se obține următoarele: cu cât este mai mare deplasarea către roșu, cu atât galaxia se mișcă mai repede și cu atât distanța sa de noi este mai mare.

Acum avem noi instrumente pentru a ajuta oamenii de știință în căutarea de noi galaxii. Datorită telescopului spațial Hubble, oamenii de știință au reușit să vadă la ce nu puteau decât să viseze înainte. Puterea mare a acestui telescop oferă o vizibilitate bună chiar și a detaliilor mici din galaxiile din apropiere și vă permite să le studiați pe cele mai îndepărtate, care nu au fost încă cunoscute de nimeni. În prezent, noi instrumente de observare a spațiului sunt în curs de dezvoltare, iar în viitorul apropiat ele vor ajuta la o înțelegere mai profundă a structurii universului.

Tipuri de galaxii

• galaxii spirale. În formă, seamănă cu un disc spiralat plat cu un centru pronunțat, așa-numitul miez. Galaxia noastră, Calea Lactee, aparține acestei categorii. În această secțiune a site-ului portal veți găsi multe articole diferite care descriu obiectele spațiale ale galaxiei noastre.
• Galaxii interzise. Se aseamănă cu cele spiralate, doar că diferă de ele printr-o diferență semnificativă. Spiralele nu se îndepărtează de miez, ci de așa-numitele jumperi. Această categorie include o treime din toate galaxiile din univers.
• Galaxiile eliptice au diferite forme: de la perfect rotund la oval alungit. În comparație cu cele spiralate, le lipsește un miez central, pronunțat.
• Galaxiile neregulate nu au o formă sau o structură caracteristică. Ele nu pot fi atribuite niciunuia dintre tipurile de mai sus. Din galaxiile greșite sunt mult mai puțini în vastitatea universului.

Astronomii în În ultima vreme lansat un proiect comun pentru a identifica locația tuturor galaxiilor din univers. Oamenii de știință speră să obțină o imagine mai bună a structurii sale la scară largă. Mărimea universului este greu de estimat pentru gândirea și înțelegerea umană. Numai galaxia noastră este o conexiune de sute de miliarde de stele. Și există miliarde de astfel de galaxii. Putem vedea lumina din galaxiile îndepărtate descoperite, dar nici măcar nu înseamnă că privim în trecut, deoarece fasciculul de lumină ajunge la noi de zeci de miliarde de ani, o distanță atât de mare ne desparte.

De asemenea, astronomii asociază majoritatea galaxiilor cu anumite grupuri numite clustere. Calea noastră Lactee aparține unui grup de 40 de galaxii explorate. Astfel de grupuri sunt combinate în grupări mari numite superclustere. Clusterul cu galaxia noastră face parte din superclusterul Fecioarei. Acest cluster gigant conține peste 2.000 de galaxii. Pe măsură ce oamenii de știință au început să cartografieze distribuția acestor galaxii, superclusterele au luat anumite forme. Majoritatea superclusterelor galactice au fost înconjurate de goluri gigantice. Nimeni nu știe ce ar putea fi în interiorul acestor goluri: spațiul exterior precum interplanetar sau formă nouă materie. Va dura mult timp pentru a rezolva această ghicitoare.

Interacțiunea galaxiilor

Nu mai puțin interesantă pentru oamenii de știință este problema interacțiunii galaxiilor ca componente ale sistemelor spațiale. Nu este un secret pentru nimeni că obiectele spațiale sunt în continuă mișcare. Galaxiile nu fac excepție de la această regulă. Unele dintre tipurile de galaxii ar putea provoca o coliziune sau fuziunea a două sisteme spațiale. Dacă te uiți la modul în care apar aceste obiecte spațiale, schimbările la scară largă ca urmare a interacțiunii lor devin mai ușor de înțeles. În timpul ciocnirii a două sisteme spațiale, o cantitate uriașă de energie stropește. Întâlnirea a două galaxii în vastitatea Universului este un eveniment și mai probabil decât coliziunea a două stele. Ciocnirea galaxiilor nu se termină întotdeauna cu o explozie. Un sistem spațial mic poate trece liber pe lângă omologul său mai mare, schimbându-și doar puțin structura.

Astfel, formațiuni similare cu aspect de-a lungul coridoarelor lungi. Stelele și zonele de gaz ies în evidență în compoziția lor, se formează adesea noi corpuri de iluminat. Există momente în care galaxiile nu se ciocnesc, ci doar se ating ușor între ele. Cu toate acestea, chiar și o astfel de interacțiune declanșează un lanț de procese ireversibile care duc la schimbări uriașe în structura ambelor galaxii.

Care este viitorul galaxiei noastre?

După cum sugerează oamenii de știință, este posibil ca într-un viitor îndepărtat Calea Lactee să poată absorbi un mic sistem de satelit, care se află la o distanță de 50 de ani lumină de noi. Studiile arată că acest satelit are un potențial de viață lung, dar dacă se ciocnește de un vecin gigant, cel mai probabil își va pune capăt existenței separate. Astronomii prezic, de asemenea, o coliziune între Calea Lactee și Nebuloasa Andromeda. Galaxiile se deplasează unele spre altele cu viteza luminii. Înainte de o probabilă coliziune, așteptați aproximativ trei miliarde de ani pământeni. Cu toate acestea, dacă se va întâmpla cu adevărat acum, este greu de discutat din cauza lipsei de date despre mișcarea ambelor sisteme spațiale.

Descrierea galaxiilorKvant. Spaţiu

Site-ul portal vă va duce în lumea spațiului interesant și fascinant. Veți învăța natura construcției Universului, veți face cunoștință cu structura galaxiilor mari cunoscute și componentele lor. Citind articole despre galaxia noastră, unele dintre fenomenele care pot fi observate pe cerul nopții devin mai ușor de înțeles pentru noi.

Toate galaxiile sunt la o distanță mare de Pământ. Doar trei galaxii pot fi văzute cu ochiul liber: Norii Magellanic Mari și Mici și Nebuloasa Andromeda. Este imposibil să numărăm toate galaxiile. Oamenii de știință sugerează că numărul lor este de aproximativ 100 de miliarde. Aranjarea spațială a galaxiilor este neuniformă - o regiune poate conține un număr mare de ele, în a doua nu va exista nici măcar o singură galaxie mică. Astronomii nu au reușit să separe imaginea galaxiilor de stelele individuale până la începutul anilor 1990. La acea vreme, existau aproximativ 30 de galaxii cu stele individuale. Toți au fost repartizați în grupul local. În 1990, a avut loc un eveniment maiestuos în dezvoltarea astronomiei ca știință - telescopul Hubble a fost lansat pe orbita Pământului. Această tehnică, precum și noile telescoape de 10 metri de la sol, au făcut posibil să se vadă în mod semnificativ Mai mult galaxii rezolvate.

Astăzi, „mințile astronomice” ale lumii se încurcă cu privire la rolul materiei întunecate în construcția galaxiilor, care se manifestă doar în interacțiunea gravitațională. De exemplu, în unele galaxii mari reprezintă aproximativ 90% din masa totală, în timp ce galaxiile pitice s-ar putea să nu o conțină deloc.

Evoluția galaxiilor

Oamenii de știință cred că apariția galaxiilor este o etapă naturală în evoluția Universului, care a avut loc sub influența forțelor gravitaționale. Cu aproximativ 14 miliarde de ani în urmă, a început formarea de protoclustere în materia primară. Mai mult, sub influența diverselor procese dinamice a avut loc separarea grupurilor galactice. Abundența formelor galaxiilor se explică prin diversitate condiții inițialeîn formarea lor.

Este nevoie de aproximativ 3 miliarde de ani pentru a comprima o galaxie. Într-o anumită perioadă de timp, norul de gaz se transformă într-un sistem stelar. Formarea stelelor are loc sub influența comprimării gravitaționale a norilor de gaz. După atingerea unei anumite temperaturi și densități în centrul norului, suficiente pentru declanșarea reacțiilor termonucleare, se formează o nouă stea. Stelele masive sunt formate din elemente chimice termonucleare care au o masă mai mare decât heliul. Aceste elemente creează mediul primar de heliu-hidrogen. În timpul exploziilor grandioase de supernove, se formează elemente mai grele decât fierul. De aici rezultă că galaxia este formată din două generații de stele. Prima generație sunt cele mai vechi stele, formate din heliu, hidrogen și o cantitate foarte mică de elemente grele. Stelele din a doua generație au un amestec mai vizibil de elemente grele, deoarece sunt formate dintr-un gaz primordial îmbogățit în elemente grele.

În astronomia modernă, galaxiilor ca structuri cosmice li se acordă un loc separat. Tipurile de galaxii, caracteristicile interacțiunii lor, asemănările și diferențele sunt studiate în detaliu și se face o prognoză a viitorului lor. Această zonă conține mult mai multe lucruri de neînțeles care necesită studii suplimentare. stiinta moderna a rezolvat multe întrebări referitoare la tipurile de formare a galaxiilor, dar există și multe puncte goale asociate cu formarea acestor sisteme cosmice. Ritmul actual de modernizare a echipamentelor de cercetare, dezvoltarea de noi metodologii pentru studiul corpurilor spațiale dau speranță pentru o descoperire semnificativă în viitor. Într-un fel sau altul, galaxiile vor fi întotdeauna în centru cercetare științifică. Și se bazează nu numai pe curiozitatea umană. După ce am primit date despre modelele de dezvoltare ale sistemelor spațiale, vom putea prezice viitorul galaxiei noastre numită Calea Lactee.

Cele mai interesante știri, științifice, articole de autor despre studiul galaxiilor vă vor fi furnizate de site-ul portalului. Aici puteți găsi videoclipuri uluitoare, imagini de înaltă calitate de la sateliți și telescoape care nu vă lasă indiferent. Scufundă-te cu noi în lumea spațiului necunoscut!

Fotografia Hubble arată M71, o amintire a cât de uimitoare și fotogenice pot fi galaxiile spirale. Aproape 70% dintre vecinii Căii Lactee sunt de acest tip (2 aprilie 2013).

Află cum arată galaxie spirală: descriere și caracteristici cu fotografii, clasificare, rolul lui Edwin Hubble, tipul Căii Lactee, naștere și dezvoltare.

Este ușor de ghicit că galaxiile spirale și-au primit numele datorită formei observate. Acestea sunt colecții învolburate de gaze și stele (fierbinți și tinere), uneori izbitoare în aparență.

Caracterizarea și clasificarea galaxiilor spirale

Este necesar să înțelegem cum arată structura galaxiilor spirale. Majoritatea galaxiilor spirale, precum Calea Lactee, au o umflătură centrală (nucleu) în jurul căreia se rotește un disc stelar plat. Centrul galactic este plin de stele mai vechi, mai slabe și găzduiește, de asemenea, una supermasivă (deși nu este întotdeauna ușor de găsit din cauza prafului și a gazului). Lumina slabă a stelelor antice face dificilă determinarea umflăturii și există spirale care nu au deloc această caracteristică.

Este discul care face ușoară distingerea acestui tip de galaxie de altele (un element important al unei galaxii spirale). Are brațe spiralate pline cu stele tinere, praf și gaz. Stelele strălucitoare fac mânecile atât de expresive și vizibile.

Modelul exact al formării brațelor spiralate este încă un mister. Dacă ar fi fost proprietăți galactice permanente, ar fi trebuit să dispară într-un miliard de ani. Cercetătorii cred că acestea pot fi rezultatul undelor de densitate care se propagă pe discul exterior. Valurile în sine s-ar fi putut forma în timpul coliziunii. La fuziune, masa unuia afectează modificarea structurii celui de-al doilea.

Aproximativ 2/3 din galaxiile spirale conțin o bară în centru. are și o structură similară, dar este greu de văzut. Prin urmare, până în 2005, prezența acestuia nu a putut fi confirmată. Clasificarea galaxiilor a apărut în 1926 datorită lui Edwin Hubble. Se numește „diapazon Hubble”, iar principiul organizării se bazează pe forma galactică. Spiralele sunt distribuite în funcție de cât de mult le sunt răsucite brațele, precum și de prezența sau absența unei bare.

Dintre întreaga gamă de galaxii observate, 77% aparțin galaxiilor spirale. Dar să nu credeți că ei domină. Totuși, această onoare aparține elipticei, care în cele din urmă sunt următoarea formă de transformare pentru cele spiralate. Galaxiile eliptice sunt stele mai vechi și mai slabe și, prin urmare, mai greu de găsit.

Istoria și formarea galaxiilor spirale

Galaxiile spirale sunt pline cu praf și gaz, ceea ce creează condiții excelente pentru formarea stelelor. Se crede că sunt mai tineri decât eliptice. poate fi găsit complet forme diferite. Aproximativ 60% dintre ei au mai multe mâneci, 10% au două, iar 30% nu pot fi numărate, întrucât și-au schimbat aspectul în timp.

Aceste galaxii sunt de un miliard până la un trilion de ori mai masive decât Soarele. Discul vizibil are o lățime de 10.000 până la 300.000 de ani lumină. Cea mai mare galaxie spirală este NGC 6872, care se întinde până la 522.000 de ani lumină.

În Universul timpuriu, galaxiile se ciocneau adesea și intrau în contact, astfel încât forma giganților antici a fost rapid distorsionată. Cea mai veche galaxie spirală observată este BX442 (10,7 miliarde de ani). Din cauza corelației dintre distanță și timp, cercetătorii o pot vedea doar la 3 miliarde de ani după Big Bang.

Când galaxia spirală a consumat tot gazul și praful, atunci stelele încetează să se formeze, iar forma spirală se rupe și se transformă în eliptice. Urmăriți un videoclip despre galaxii pentru a afla mai multe despre nașterea stelelor, crearea spiralelor și a brațelor.

Evoluția galaxiilor disc

Astrofizicianul Olga Silchenko despre nașterea stelei, modelarea galaxiilor și acumularea de gaz rece extern:

Modelul în spirală al galaxiilor

Astronom Alexei Rastorguev despre cauzele modelului spiralat, teoria undelor de densitate și dificultățile în studierea galaxiei noastre: