Spirale galaxii. Space, Universul. Galaxiile Universului

În 1845, un astronom englez, Lord Ross, a descoperit o întreagă clasă de nebuloase de tip spiralat. Natura lor a fost stabilită abia la începutul secolului al XX-lea. Oamenii de știință au demonstrat că aceste nebuloase sunt sisteme uriașe de stele asemănătoare cu cele ale galaxiei noastre, dar sunt departe de ea pentru multe milioane de ani lumină.

Informații generale

Galaxiile spirale (fotografiile prezentate în acest articol demonstrează caracteristicile structurii lor) seamănă cu o pereche de plăci stivuite sau cu lentile biconvexe. Ei pot detecta un disc masiv și un halo. Partea centrală, care seamănă vizual cu o umflare, se numește de obicei o bulă. O bandă întunecată (un strat intermediar opac de mediu interstelar), care rulează de-a lungul discului, se numește praf interstelar.

Galaxiile spirale sunt de obicei indicate prin litera S. În plus, acestea sunt de obicei împărțite după gradul de structură. Pentru a face acest lucru, literele a, b sau c se adaugă la caracterul principal. Astfel, Sa corespunde unei galaxii cu o mică structură spirală, dar cu un nucleu mare. Clasa a treia, Sc, se referă la obiecte opuse, cu un nucleu slab și brațe puternice de spirală. unele stele în partea centrală poate exista un jumper, care este denumit de obicei un bar. În acest caz, la denumire se adaugă simbolul B. Galaxia noastră aparține tipului intermediar, fără un jumper.

Cum s-au format structurile de disc spirala?

Formele plate în formă de disc sunt explicate prin rotație stelele. Există o ipoteză că în procesul de formare a galaxiilor forța centrifugală previne comprimarea așa-numitului nor protogalactic în direcția perpendiculară pe axa de rotație. De asemenea, trebuie să știți că natura mișcării gazelor și a stelelor din interiorul nebuloaselor nu este aceeași: clusterele difuze se rotesc mai repede decât stelele vechi. De exemplu, dacă viteza caracteristică de rotație a gazului este de 150-500 km / s, atunci halo-ul se va mișca întotdeauna mai încet. O bombă, formată din astfel de obiecte, va avea o viteză de trei ori mai mică decât discurile.

Gaz star

Miliarde de sisteme stelare care se mișcă în orbitele lor în galaxii pot fi considerate ca o colecție de particule care formează un fel de gaz stelar. Și ceea ce este cel mai interesant, proprietățile sale sunt foarte aproape de gazul obișnuit. Pot fi aplicate astfel de concepte precum "concentrația particulelor", "densitatea", "presiunea", "temperatura". Analogul ultimului parametru aici este energia medie a mișcării "haotice" a stelelor. În discurile rotative formate dintr-un gaz stelar, se pot propaga valuri de tip spirală de densitate de compresiune de rărire, care sunt aproape de undele sonore. Sunt capabili să ruleze în jurul unei galaxii cu o constantă viteză unghiulară pentru câteva sute de milioane de ani. Ei sunt responsabili pentru formarea brațelor spirală. În momentul în care gazul este comprimat, începe procesul de formare a nori reci, ceea ce duce la formarea activă a stelelor.

E interesant

În halo și în sistemele eliptice, gazul este dinamic, adică fierbinte. În consecință, mișcarea stelelor într-o galaxie de acest tip are un caracter haotic. Ca rezultat, diferența medie dintre vitezele lor pentru obiectele apropiate spațiului este de câteva sute de kilometri pe secundă (dispersie de viteză). Pentru gazele stelare, dispersia vitezei este de obicei de 10-50 km / s, respectiv "gradul" lor este considerabil rece. Se crede că motivul pentru această diferență se află în acele vremuri îndepărtate (cu mai mult de zece miliarde de ani în urmă), când galaxiile universului tocmai începuseră să se formeze. Primul dintre ele a format componente sferice.

Undele de undă sunt valuri de densitate care rulează de-a lungul unui disc rotativ. Drept urmare, toate stelele acestui tip de galaxie sunt forțate să intre în ramurile lor, apoi ies de acolo. Singurul loc în care viteza brațelor și a stelelor spirală coincide este așa-numitul cerc de corotare. Apropo, este în acest loc este Soarele. Pentru planeta noastră, această circumstanță este foarte favorabilă: Pământul există într-un loc relativ liniștit al galaxiei, ca rezultat, de mulți miliarde de ani nu are un efect special al cataclismelor de o scară galactică.

Caracteristicile galaxiilor spirale

Spre deosebire de formațiunile eliptice, fiecare galaxie spirală (exemple poate fi văzută în fotografia prezentată în articol) are propria culoare unică. Dacă primul tip este asociat cu liniștea, staționare, stabilitate, atunci al doilea tip este dinamica, vârtejurile și rotațiile. Poate de aceea astronomii spun că spațiul (Universul) este "violent". Structura unei galaxii tip spiral cuprinde miezul central, din care provin mâneci frumoase (ramuri). Acestea pierd treptat contururi dincolo de clusterul lor de stele. Acest aspect nu poate fi decât asociat cu o mișcare puternică, impetuoasă. Galaxiile spirale se caracterizează printr-o varietate de forme, precum și desene ale ramurilor lor.

Cum clasifică galaxiile

În ciuda acestei diversități, oamenii de știință au putut clasifica toate galaxiile spirală cunoscute. Ca parametru de bază, ei au decis să folosească gradul de dezvoltare al mânecilor și mărimea miezului lor, iar nivelul de stoarcere, ca inutil, a scăzut în fundal.

Sa

Edwin P. Hubble a adus la clasa Sa acele galaxii spirituale care au ramuri subdezvoltate. Astfel de clustere au mereu nuclee mari. Adesea centrul unei galaxii din această clasă este de jumătate din dimensiunea întregului cluster. Aceste obiecte sunt caracterizate de cea mai puțin expresivă. Ele pot fi comparate chiar cu clusterele eliptice. Cel mai adesea, galaxiile spirale ale universului au două brațe. Ele sunt situate pe marginile opuse ale nucleului. Ramurile se dezvoltă simetric, într-un mod similar. Pe măsură ce distanța de la centru scade, luminozitatea ramurilor scade și, la o anumită distanță, ele încetează să mai fie vizibile, se pierd în regiunile periferice ale clusterului. Cu toate acestea, există obiecte care nu au două, dar mai multe mâneci. Este adevărat că o astfel de structură a galaxiei este destul de rară. Chiar mai rare sunt nebuloase asimetrice, când o ramură este mai dezvoltată decât cealaltă.

Sb și Sc

Subclasa Sb, conform clasificării lui Edwin P. Hubble, are mâneci mult mai dezvoltate, dar nu au sucursale bogate. Nucleul este considerabil mai mic decât cel al primei specii. Cea de-a treia subclasă (Sc) a grupurilor de stele spirală include obiecte cu ramuri foarte dezvoltate, dar centrul lor este relativ mic.

Este posibilă renașterea?

Oamenii de știință au stabilit că structura spirală este rezultatul unei mișcări instabile a stelelor, care apare datorită compresiei puternice. În plus, trebuie remarcat faptul că în manșoane, de regulă, se concentrează giganți calzi și se acumulează acolo și masele principale de materii difuze, praf interstelar și gaz interstelar. Acest fenomen poate fi, de asemenea, luat în considerare pe de altă parte. Nu există nici o îndoială că un grup de stele foarte comprimat în cursul evoluției sale nu mai poate pierde gradul de contracție. Prin urmare, tranziția opusă este de asemenea imposibilă. Ca rezultat, concluzionăm că galaxiile eliptice nu se pot transforma într-o galaxie spirală și invers, deoarece cosmosul (universul) este aranjat în acest fel. Cu alte cuvinte, grupurile de stele ale acestor două tipuri nu sunt două etape diferite ale unei dezvoltări evolutive unice, ci sisteme destul de diferite. Fiecare astfel de tip este un exemplu de opunere a căilor evolutive cauzate de un alt raport de compresie. Și această caracteristică, la rândul ei, depinde de diferența de rotație a galaxiilor. De exemplu, dacă în cursul formării sistemului de stele primește o cantitate suficientă de rotație, va putea să ia o formă comprimată și va dezvolta brațe spiralizate. Dacă gradul de rotație este insuficient, galaxia va fi mai puțin comprimată, iar ramurile nu se vor forma - va fi o formă eliptică clasică.

Care sunt diferențele?

Există și alte diferențe între sistemele stelare eliptice și spirală. Astfel, primul tip de galaxie, având un nivel scăzut de compresie, este caracterizat printr-o cantitate mică (sau absența totală) a materiei difuze. În același timp, grupurile spirale care au un nivel ridicat de comprimare conțin atât particule de gaz, cât și particule de praf. Această diferență de oameni de știință explică după cum urmează. Praful și particulele de gaz se ciocnesc periodic cu mișcarea lor. Acest proces este inelastic. După coliziune, particulele își pierd o parte din energia lor și, ca o consecință, se instalează treptat în acele locuri ale sistemului stelar, unde există cel mai mic energie potențială.

Sisteme puternic comprimate

Dacă procesul descris mai sus apare într-un sistem stelar puternic comprimat, materia difuză trebuie să se așeze pe planul principal al galaxiei, deoarece aici nivelul de potențială energie este cel mai mic. Aici se colectează particule de gaz și praf. Substanța difuză continuă să se miște în planul principal al clusterului de stele. Particulele se deplasează aproape în paralel în orbitele circulare. Ca urmare a coliziunii, aici sunt destul de rare. Dacă apar, pierderile de energie sunt nesemnificative. Rezultă că materia nu se mișcă în centrul galaxiei, unde energia potențială are un nivel chiar mai scăzut.

Sisteme slabe comprimate

Acum, luați în considerare modul în care se comportă galaxia elipsoidală. Un sistem stelar de acest tip se distinge printr-o evoluție complet diferită a acestui proces. Aici, planul principal nu este deloc o regiune puternic pronunțată, cu un nivel scăzut de energie potențială. O scădere puternică a acestui parametru are loc numai în direcția centrală a clusterului de stele. Și asta înseamnă că praful interstelar și gazele vor fi atrase de centrul galaxiei. Ca o consecință, densitatea materiei difuze va fi foarte mare, mult mai mult decât cu împrăștierea planului într-un sistem spiralat. Particulele de praf și gaze adunate în centrul clusterului sub acțiunea forței de atracție vor începe să contracte, formând astfel o mică zonă de materie densă. Oamenii de știință sugerează că încep să se formeze noi stele din această chestiune. Important este și altul - un mic nor de gaze și praf în mărime, situat în miezul unei galaxii slab comprimate, nu se lasă detectat în timpul observării.

Etapele intermediare

Am examinat două tipuri principale de clustere - cu un nivel slab și cu un nivel ridicat de compresie. Cu toate acestea, există etape intermediare când comprimarea sistemului se află între acești parametri. În astfel de galaxii, această caracteristică nu este suficient de puternică pentru ca materia difuză să se adune de-a lungul întregului plan de bază al clusterului. În același timp, nu este prea slab, astfel încât particulele de gaz și praf se concentrează în regiunea de bază. În astfel de galaxii, materia difuză este colectată într-un plan mic, care se colectează în jurul nucleului grupului de stele.

Galaxiile cu căptușeli

Un alt subtip de galaxii spirala este cunoscut - acest cluster stele cu un pod. Particularitatea sa este după cum urmează. Dacă brațele unui sistem elicoidal obișnuit sunt emise direct de la un miez în formă de disc, atunci în acest tip centrul este situat în mijlocul jumperului drept. Și ramurile unui astfel de cluster încep de la capetele unui segment dat. Ele sunt numite și galaxii de spirale încrucișate. Apropo, natura fizică a acestui jumper este încă necunoscută.

În plus, oamenii de știință au reușit să găsească un alt tip de cluster stele. Ele sunt caracterizate de un nucleu, ca și în galaxiile spirituale, dar nu au mâneci. Prezența nucleului indică o comprimare puternică, dar toți ceilalți parametri seamănă cu sistemele elipsoidale. Astfel de clustere sunt numite lenticulare. Oamenii de știință sugerează că aceste nebuloase se formează ca urmare a pierderii galaxiei spiralizate a materiei sale difuze.