Pôvod, vývoj a vlastnosti špirálových galaxií

Špirálové galaxie patria medzi najkrajšie a najbohatšie typy galaxií vo vesmíre. Keď umelci kreslia galaxie, to, čo prvýkrát vizualizujú, sú špirály. Je to pravdepodobne spôsobené skutočnosťou, že mliečna dráha je špirála; ako je susedná galaxia Andromeda. Ich tvary sú výsledkom dlhých galaktických evolučných aktivít, ktorým astronómovia stále chcú porozumieť.

Špirálové galaxie sa vyznačujú zametacími ramenami, ktoré sa tiahnu od centrálnej oblasti v špirálovom vzore. Rozdeľujú sa do tried na základe toho, ako pevne sú ramená navinuté, najťažšie klasifikované ako Sa a tie, ktoré majú najviac voľne navinuté ramená, ako Sd.

Niektoré špirálové galaxie majú „tyčku“ prechádzajúcu cez stred, z ktorého vyčnievajú špirálové ramená. Sú klasifikované ako špirálové špirály a postupujú podľa toho istého modelu podtriedy ako „normálne“ špirálové galaxie, s výnimkou označenia SBa - SBd. Naša vlastná Mliečna dráha je špirálovitá špirála s hustým „hrebeňom“ hviezd a stredom plynu a prachu, ktorý prechádza cez stred jadro.

Niektoré galaxie sú klasifikované ako S0. Sú to galaxie, pre ktoré nie je možné zistiť, či je prítomný „stĺpec“.

Mnoho špirálovitých galaxií má tzv. Galaktické hrče. Jedná sa o sféroid naplnený množstvom hviezdy a obsahuje v nej a supermasívna čierna diera ktorý spája zvyšok galaxie.

Z boku špirály vyzerajú ako ploché disky s centrálnymi sféroidmi. Vidíme veľa hviezd a oblakov plynu a prachu. Obsahujú však aj niečo iné: masívne halo temná hmota. Tieto záhadné „veci“ sú neviditeľné pre akýkoľvek experiment, ktorý sa ich snažil priamo pozorovať. Temná hmota hrá úlohu v galaxiách, ktorá sa tiež stále určuje.

Špirálové ramená týchto galaxií sú plné veľa horúcich mladých modrých hviezd a ešte väčšieho množstva plynu a prachu (podľa hmotnosti). V skutočnosti je naše Slnko trochu zvláštnosťou, pokiaľ ide o typ spoločnosti, ktorú má v tomto regióne.

V centrálnej hrčke špirálových galaxií s voľnejšími špirálovými ramenami (Sc a Sd) je populácia hviezd veľmi podobná populácii v špirálovitých ramenách, mladým horúcim modrým hviezdam, ale v oveľa väčšej hustote.

V kontraktoch majú špirálové galaxie s pevnejšími ramenami (Sa a Sb) tendenciu mať väčšinou staré chladné červené hviezdy, ktoré obsahujú veľmi málo kovu.

A zatiaľ čo drvivá väčšina hviezd v týchto galaxiách sa nachádza buď v rovine špirálových ramien alebo vydutín, okolo galaxie existuje halo. Zatiaľ čo v tejto oblasti dominuje temná hmota, existujú aj veľmi staré hviezdy, zvyčajne s veľmi nízkou metalicitou, ktoré obiehajú planétou galaxie vo vysoko eliptických obežných dráhach.

Tvorba čriev špirálového ramena v galaxiách je väčšinou spôsobená gravitačným účinkom materiálu v galaxii, keď vlny prechádzajú. Toto predpokladá, že zásoby s väčšou hustotou hmotnosti sa spomaľujú a tvoria „ramená“, keď sa galaxia otáča. Keď plyn a prach prechádzajú cez tieto ramená, stlačí sa, aby vytvorili nové hviezdy, a ramená sa ďalej rozširujú v hustote hmoty, čím sa zvyšuje účinok. Novšie modely sa pokúsili začleniť temnú hmotu a ďalšie vlastnosti týchto galaxií do komplexnejšej teórie formovania.

Ďalšou definujúcou charakteristikou špirálových galaxií je prítomnosť supermasívnych čiernych dier na ich jadrách. Nie je známe, či všetky špirálové galaxie obsahujú jeden z týchto tvorov monštier, ale existuje hora nepriamych dôkazov o tom, že ich prakticky všetky takéto galaxie budú obsahovať v hrčke.

Bola to vlastne špirálna galaxia, ktorá najskôr navrhovala možnosť temnej hmoty. Galaktická rotácia je určená gravitačnými interakciami mas prítomných v galaxii. Počítačové simulácie špirálových galaxií však ukázali, že rýchlosti otáčania sa líšili od pozorovaných rýchlostí.

Buď bolo naše chápanie všeobecnej relativity chybné, alebo bol prítomný iný zdroj hmoty. od tej doby teória relativity bol testovaný a overený prakticky vo všetkých mierkach, ktoré doteraz odolávali.

Namiesto toho vedci predpokladajú, že existuje ešte nevidená častica, ktorá neinteraguje s elektromagnetickou silou - a väčšina pravdepodobne nie silná sila a možno ani slabá sila (hoci niektoré modely túto vlastnosť obsahujú) - ale interagujú gravitačne.

Predpokladá sa, že špirálové galaxie udržiavajú halo temnej hmoty; sférický objem tmavej hmoty, ktorý preniká do celej oblasti v galaxii a okolo nej.

Temná hmota sa ešte musí zistiť priamo, ale existuje jej nepriamy observačný dôkaz. V nasledujúcich niekoľkých desaťročiach by nové experimenty mali byť schopné objasniť toto tajomstvo.

Upravené a aktualizované používateľom Carolyn Collins Petersen.