L'any 1845, l'astrònom anglès Lord Ross va descobrir tota una classe de nebuloses de tipus espiral. La seva naturalesa es va establir només a principis del segle XX. Els científics han demostrat que aquestes nebuloses són sistemes estel·lars enormes similars a la nostra galàxia, però es troben a molts milions d'anys llum de distància d'aquesta.
Informació general
Les galàxies espirals (les fotos d'aquest article mostren les característiques de la seva estructura) semblen un parell de plats apilats o una lent biconvexa. Poden detectar tant un disc estel·lar massiu com un halo. La part central, que visualment s'assembla a la inflor, s'anomena comunament protuberància. I la banda fosca (una capa opaca del medi interestel·lar) que recorre el disc s'anomena pols interestel·lar.
Les galàxies espirals se solen indicar amb la lletra S. A més, se solen dividir segons el grau d'estructura. Per fer-ho, s'afegeixen les lletres a, b o c al personatge principal. Així, Sa correspon a una galàxia amb un subdesenvolupamentestructura en espiral, però amb un nucli gran. La tercera classe - Sc - es refereix a objectes oposats, amb un nucli feble i poderoses branques espirals. Alguns sistemes estel·lars a la part central poden tenir un pont, que comunament s'anomena barra. En aquest cas, a la designació s'afegeix el símbol B. La nostra galàxia és de tipus intermedi, sense pont.
Com es van formar les estructures de disc espiral?
Les formes en forma de disc pla s'expliquen per la rotació dels cúmuls estel·lars. Hi ha la hipòtesi que durant la formació d'una galàxia, la força centrífuga impedeix la compressió de l'anomenat núvol protogalàctic en una direcció perpendicular a l'eix de rotació. També heu de ser conscients que la naturalesa del moviment dels gasos i les estrelles dins de les nebuloses no és la mateixa: els cúmuls difusos giren més ràpidament que les estrelles velles. Per exemple, si la velocitat de rotació característica del gas és de 150-500 km/s, aleshores l'estrella halo sempre es mourà més lentament. I les protuberàncies que consisteixen en aquests objectes tindran una velocitat tres vegades inferior a la dels discs.
Star gas
Milers de milions de sistemes estel·lars que es mouen en les seves òrbites dins de les galàxies es poden considerar com una col·lecció de partícules que formen una mena de gas estel·lar. I el que és més interessant, les seves propietats són molt properes al gas normal. S'hi poden aplicar conceptes com "concentració de partícules", "densitat", "pressió", "temperatura". L'anàleg de l'últim paràmetre aquí és l'energia mitjanamoviment "caòtic" de les estrelles. En els discos rotatius formats per gas estel·lar, es poden propagar ones de tipus espiral de densitat de rarefacció-compressió properes a les ones sonores. Són capaços de córrer per la galàxia a una velocitat angular constant durant diversos centenars de milions d'anys. Són els responsables de la formació de branques espirals. En el moment en què es produeix la compressió del gas, comença el procés de formació de núvols freds, que condueix a la formació d'estrelles actives.
Això és interessant
En els sistemes halo i el·líptics, el gas és dinàmic, és a dir, calent. En conseqüència, el moviment de les estrelles en una galàxia d'aquest tipus és caòtic. Com a resultat, la diferència mitjana entre les seves velocitats per als objectes espacialment propers és de diversos centenars de quilòmetres per segon (dispersió de velocitat). Per als gasos estel·lars, la velocitat de dispersió sol ser de 10-50 km/s, respectivament, el seu "grau" és notablement fred. Es creu que el motiu d'aquesta diferència rau en aquells temps llunyans (fa més de deu mil milions d'anys), quan les galàxies de l'Univers tot just començaven a formar-se. Els components esfèrics van ser els primers a formar-se.
Les ones espirals s'anomenen ones de densitat que recorren un disc giratori. Com a resultat, totes les estrelles d'una galàxia d'aquest tipus són, per dir-ho, forçades a sortir a les seves branques i després surten d'allà. L'únic lloc on coincideixen les velocitats dels braços espirals i les estrelles és l'anomenat cercle de corotació. Per cert, aquí és on es troba el sol. Per al nostre planeta, aquesta circumstància és molt favorable: la Terra existeix en un lloc relativament tranquil de la galàxia, com a resultat, durant molts milers de milions d'anys no s'ha vist especialment afectada per cataclismes d'escala galàctica.
Característiques de les galàxies espirals
A diferència de les formacions el·líptiques, cada galàxia espiral (es poden veure exemples a les fotos presentades a l'article) té el seu propi sabor únic. Si el primer tipus s'associa amb la calma, l'estacionarietat, l'estabilitat, el segon tipus és la dinàmica, els remolins, les rotacions. Potser per això els astrònoms diuen que el cosmos (l'univers) està "furiós". L'estructura d'una galàxia espiral inclou un nucli central, del qual emergeixen bells braços (branques). A poc a poc estan perdent els seus contorns fora del seu cúmul estel·lar. Aquesta aparença no pot sinó associar-se a un moviment potent i ràpid. Les galàxies espirals es caracteritzen per una varietat de formes, així com per patrons de les seves branques.
Com es classifiquen les galàxies
Malgrat aquesta diversitat, els científics van poder classificar totes les galàxies espirals conegudes. Vam decidir utilitzar el grau de desenvolupament dels braços i la mida del seu nucli com a paràmetre principal, i el nivell de compressió va passar a un segon pla com a innecessari.
Sa
Edwin P. Hubble va assignar a la classe Sa aquelles galàxies espirals que tenen branques poc desenvolupades. Aquests clústers sempre tenen nuclis grans. Sovint el centre d'una galàxia d'una classe determinadaés la meitat de la mida de tot el clúster. Aquests objectes es caracteritzen per la menor expressivitat. Fins i tot es poden comparar amb cúmuls estel·lars el·líptics. Molt sovint, les galàxies espirals de l'Univers tenen dos braços. Es troben a les vores oposades del nucli. Les branques es desenrotllen de manera simètrica i semblant. Amb la distància del centre, la brillantor de les branques disminueix, i a certa distància deixen de ser visibles, perdent-se a les regions perifèriques del cúmul. Tanmateix, hi ha objectes que no tenen dues, sinó més mànigues. És cert que aquesta estructura de la galàxia és força rara. Encara més rares són les nebuloses asimètriques, quan una branca està més desenvolupada que l' altra.
Sb i Sc
La subclasse Sb d'Edwin P. Hubble té braços notablement més desenvolupats, però no tenen ramificacions riques. Els nuclis són notablement més petits que els de la primera espècie. La tercera subclasse (Sc) dels cúmuls estel·lars en espiral inclou objectes amb branques molt desenvolupades, però el seu centre és relativament petit.
És possible el renaixement?
Els científics han descobert que l'estructura espiral és el resultat del moviment inestable de les estrelles, resultat d'una forta compressió. A més, cal assenyalar que, per regla general, els gegants calents es concentren als braços i s'acumulen les principals masses de matèria difusa: pols interestel·lar i gas interestel·lar. Aquest fenomen també es pot veure des d'un altre angle. No hi ha dubte que un cúmul estel·lar molt comprimit en el curs de la seva evoluciója no pot perdre el seu grau de compressió. Per tant, la transició oposada també és impossible. Com a resultat, arribem a la conclusió que les galàxies el·líptiques no poden convertir-se en espirals, i viceversa, perquè així està disposat el cosmos (l'Univers). En altres paraules, aquests dos tipus de cúmuls estel·lars no són dues etapes diferents d'un únic desenvolupament evolutiu, sinó sistemes completament diferents. Cadascun d'aquests tipus és un exemple de camins evolutius oposats a causa d'una relació de compressió diferent. I aquesta característica, al seu torn, depèn de la diferència de rotació de les galàxies. Per exemple, si un sistema estel·lar rep prou rotació durant la seva formació, es pot contraure i desenvolupar braços espirals. Si el grau de rotació és insuficient, aleshores la galàxia estarà menys comprimida i les seves branques no es formaran; serà una forma el·líptica clàssica.
Quines altres diferències hi ha
Hi ha altres diferències entre els sistemes estel·lars el·líptics i espirals. Així, el primer tipus de galàxia, que té un baix nivell de compressió, es caracteritza per una petita quantitat (o absència total) de matèria difusa. Al mateix temps, els grups espirals amb un alt nivell de compressió contenen tant partícules de gas com de pols. Els científics expliquen aquesta diferència de la següent manera. Les partícules de pols i les partícules de gas xoquen periòdicament durant el seu moviment. Aquest procés és inelàstic. Després de la col·lisió, les partícules perden part de la seva energia i, com a resultat, s'instal·len gradualment en aquellsllocs del sistema estel·lar on hi ha menys energia potencial.
Sistemes altament comprimits
Si el procés descrit anteriorment té lloc en un sistema estel·lar altament comprimit, la matèria difusa s'hauria d'assentar al pla principal de la galàxia, perquè és aquí on el nivell d'energia potencial és el més baix. Aquí és on es recullen les partícules de gas i pols. A més, la matèria difusa comença el seu moviment al pla principal del cúmul estel·lar. Les partícules es mouen gairebé paral·leles en òrbites circulars. Com a resultat, les col·lisions aquí són força rares. Si es produeixen, les pèrdues d'energia són insignificants. D'això es dedueix que la matèria no es mou més cap al centre de la galàxia, on l'energia potencial té un nivell encara més baix.
Sistemes poc comprimits
Ara considereu com es comporta una galàxia el·lipsoide. Un sistema estel·lar d'aquest tipus es distingeix per un desenvolupament completament diferent d'aquest procés. Aquí, el pla principal no és gens una regió pronunciada amb un nivell baix d'energia potencial. Una forta disminució d'aquest paràmetre només es produeix en la direcció central del cúmul estel·lar. I això vol dir que la pols i el gas interestel·lar seran atrets pel centre de la galàxia. Com a conseqüència, la densitat de matèria difusa aquí serà molt alta, molt més alta que amb la dispersió plana en un sistema espiral. Les partícules de pols i gas reunides al centre de l'acumulació sota l'acció de la força d'atracció començaran a reduir-se, formant així una petita zona de matèria densa. Els científics suggereixen que a partir d'aquesta qüestió en el futurcomencen a formar-se noves estrelles. Una altra cosa és important aquí: un petit núvol de gas i pols, situat al nucli d'una galàxia dèbilment comprimida, no es deixa detectar durant l'observació.
Fase intermèdia
Hem considerat dos tipus principals de cúmuls estel·lars: amb un nivell de compressió feble i fort. Tanmateix, també hi ha etapes intermèdies quan la compressió del sistema es troba entre aquests paràmetres. En aquestes galàxies, aquesta característica no és prou forta perquè la matèria difusa s'acumuli al llarg de tot el pla principal del cúmul. I al mateix temps, no és prou feble perquè les partícules de gas i pols es concentrin a la regió del nucli. En aquestes galàxies, la matèria difusa s'agrupa en un petit pla que s'agrupa al voltant del nucli del cúmul estel·lar.
Gàxies prohibides
Es coneix un altre subtipus de galàxies espirals: aquest és un cúmul estel·lar amb una barra. La seva característica és la següent. Si en un sistema espiral convencional els braços surten directament del nucli en forma de disc, en aquest tipus el centre es troba al mig del pont recte. I les branques d'aquest cúmul comencen als extrems d'aquest segment. També s'anomenen galàxies d'espirals creuades. Per cert, encara es desconeix la naturalesa física d'aquest s altador.
A més, els científics han descobert un altre tipus de cúmuls estel·lars. Es caracteritzen per tenir un nucli, com les galàxies espirals, però no tenen braços. La presència d'un nucli indica una forta compressió, peròtots els altres paràmetres s'assemblen a sistemes el·lipsoïdals. Aquests cúmuls s'anomenen lenticulars. Els científics suggereixen que aquestes nebuloses es formen com a resultat de la pèrdua de matèria difusa per part d'una galàxia espiral.
