Galaktika – kas tai yra? Apibrėžimas, tipai ir savybės

Galaktika – tai didžiulė žvaigždžių, dujų, dulkžių ir reikšmingos kiekio atžvilgiu tamsiosios medžiagos sankaupa, surišta gravitacijos. Kitaip tariant, tai kosminė sistema, kurioje kartu egzistuoja milijardai ar net trilijonai žvaigždžių, jų planetų sistemų, žvaigždžių evoliucijos produktų ir tarpinės medžiagos. Pavadinimas kilo iš graikų kalbos žodžio galaxia, reiškiančio pieno, ir yra nuoroda į mūsų galaktiką - Pieno kelią. Galaktikos mastai yra milžiniški: jų skersmuo gali siekti nuo kelių šimtų iki kelių dešimčių tūkstančių parsekų (vienas parsekas ≈ 3,26 šviesmečio), o masė – nuo maždaug 10⁷ iki daugiau nei 10¹² Saulės masių.

Struktūra ir sudėtis

Galaktikos dažniausiai turi sudėtingą struktūrą: branduolį, diską (jei yra), spiralines arba kitokias žvaigždžių juostas, išorinį halo, kuriame dominuoja tamsioji medžiaga, ir tarpgalaktybinę medžiagą. Centruose daugumoje galaktikų randami supermasyvūs juodieji skylės, kurios gali būti ramios arba aktyvios (kai jose vyksta intensyvus materijos sužadinimas ir išspinduliuojama didelė energija, formuojant aktyvius galaktikos branduolius, AGN ar kvazarus). Galaktikose taip pat vyksta žvaigždžių susidarymas, kuris priklauso nuo dujų kiekio ir jų sąlygų. Observacijos, pavyzdžiui, galaktikų sukimosi kreivių, rodo, kad didžiąją jų masės dalį sudaro nematoma medžiaga – tamsioji medžiaga, kurios natūra vis dar nėra visiškai aiški.

Gravitacija ir Visatos plėtimasis

Gravitacija yra pagrindinė jėga, kuri laiko galaktikas ir jų struktūras susijungusias, nepaisant bendro visatos plėtimosi. Visatos plėtimosi poveikis yra reikšmingas tarp galaktikų grupių ir atvirų erdvių, tačiau atskirų galaktikų viduje ir galaktikų grupėse vyrauja jų pačių gravitacija. Dėl to galaktikos juda ir sukasi aplink bendrą masėscentrą, o galaktikų sankaupos (grupės, spiečiai) gali tarpusavyje sąveikauti ir likti gravitaciškai sujungtos – kaip mūsų vietinei grupei priklauso Pieno kelias. Kosminės struktūros (filamentai ir tuštumos) – vadinamas kosminiu tinklu arba „visatos voratinkliu“ – formuojasi pagal pradinį materijos pasiskirstymą ir gravitacinį augimą.

Galaktikų tipai ir klasifikacija

Galaktikos klasifikuojamos pagal formą, struktūrą ir žvaigždžių sudėtį. Pagrindinės kategorijos:

• Elipsinės – turi formą nuo beveik sferinės iki stipriai pailgos elipsės, dažniausiai susideda iš senesnių, raudonų žvaigždžių ir turi mažai dujų bei žvaigždžių susidarymo.
• Spiralinės – turi aiškias spiralines struktūras ir dažnai aktyvų žvaigždžių formavimąsi spiraliniuose žieduose; gali būti su juosta (barred spirals) arba be jos.
• Lęšiukinės (S0) – tarpinis tipas tarp elipsinių ir spiralinės, turi diską bet paprastai mažiau spiralinių rankų ir mažiau dujų; gali būti su juostomis arba be jų.
• Netaisyklingos – neturi aiškios simetrijos ar reguliarios formos, dažnai yra susiformavusios po sąveikų ar susidūrimų; jose gali vykti intensyvus žvaigždžių formavimasis.

Hubble’o „tuning fork“ diagrama – viena iš plačiai naudojų morfologinių klasifikacijų. Be formos, galaktikos taip pat skirstomos pagal spalvą ir žvaigždžių sudėtį: „mėlynosios“ aktyvios, jauno populiacijos galaktikos ir „raudonosios“ senos, ramios galaktikos.

Dydis, masė ir gausumas Visatoje

Galaktikos apima milžinišką savybių diapazoną: nuo mažyčių palydovinių galaktikų su keliais milijonais žvaigždžių iki milžiniškų elipsių, turinčių šimtus milijardų žvaigždžių. Stebimoje Visatoje yra daugiau kaip 2 trilijonai (10 ¹²) galaktikų ir iš viso maždaug 1×10 ²⁴žvaigždžių (daugiau žvaigždžių nei visų Žemės planetos smėlio grūdelių)). Reikšmingas skirtumas tarp galaktikų tipų – žvaigždžių susidarymo greitis, dujų kiekis ir tamsiosios medžiagos halo masė.

Evoliucija, sąveikos ir susijungimai

Galaktikos nuolat keičiasi: jos gali smulkėti žvaigždžių branduoliams, prarasti dujas, jungtis su kitomis galaktikomis arba pritraukti palydoves. Sąveikos ir susijungimai yra svarbūs evoliucijos varikliai: mažesnės galaktikos gali būti „suvalgytos“ didesnių, o susidūrimai gali sukelti žvaigždžių formavimosi protrūkius arba pertvarkyti morfologiją (pvz., spiralinė gali virsti elipsine). Stebimos tolimoje Visatoje galaktikų savybės taip pat kinta laiku – ankstyvosios Visatos galaktikos dažnai buvo mažesnės ir greičiau formuojančios žvaigždes.

Stebėjimo metodai ir reikšmė mokslui

Galaktikos tyrinėjamos įvairiais bangų ruožais: optiniais, radijo, infraraudonųjų, ultravioleto ir rentgeno spindulių. Kiekvienas metodas atskleidžia skirtingas komponentes – pavyzdžiui, radijo bangos rodo molekulines dujas, infraraudonieji spinduliai parodo dulkių uždangą, o rentgeno srities emisija susijusi su karštais dujų debetais ar aktyviais branduoliais. Analizė suteikia žinių apie Visatos sandarą, tamsiosios medžiagos ir tamsiosios energijos vaidmenį, žvaigždžių evoliuciją ir kosminės struktūros formavimąsi.

Santrauka: galaktika – tai sudėtinga, didelio masto kosminė sistema, kurioje žvaigždžių, dujų, dulkių ir tamsiosios medžiagos bendras poveikis bei gravitacija formuoja įvairias morfologijas, elgesį ir evoliucinius kelius. Jų tyrimai padeda suprasti Visatos praeitį, dabartį ir ateitį.

Aprašymas

Yra įvairaus dydžio galaktikų. Įprastos galaktikos būna nuo nykštukinių, turinčių vos dešimt milijonų (10 ⁷) žvaigždžių, iki milžiniškų, turinčių šimtą trilijonų (10¹⁴ ) žvaigždžių, kurios visos skrieja aplink galaktikos masės centrą. Galaktikose gali būti daugybė daugialypių žvaigždžių sistemų, žvaigždžių spiečių ir įvairių tarpžvaigždinių debesų. Saulė yra viena iš žvaigždžių Pieno kelio galaktikoje; Saulės sistemą sudaro Žemė ir visi kiti aplink Saulę skriejantys objektai.

Žvaigždžių spiečiai nėra galaktikos, jie yra galaktikų viduje. Kamuoliniai žvaigždžių spiečiai yra sferinės formos žvaigždžių spiečiai, kurie yra išorinės Pieno kelio aureolės dalis. Vieną didžiausių (ir seniausių) žinomų žvaigždžių spiečių, Messier 15, sudaro keli milijonai glaudžiai viena prie kitos prigludusių žvaigždžių, o jo centre yra juodoji skylė. Žvaigždės per daug glaudžiai susitelkusios, kad jas būtų galima tiksliai suskaičiuoti, tačiau žvaigždžių joje tikrai daugiau nei kai kuriose mažesnėse galaktikose.

Galaktikų telkiniuose galaktikos juda kitų galaktikų atžvilgiu. Jos gali susidurti ir susiduria. Kai tai įvyksta, žvaigždės paprastai prasilenkia viena su kita, tačiau dujų debesys ir dulkės sąveikauja tarpusavyje ir gali suformuoti naujų žvaigždžių sprogimą. Gravitacija traukia abi galaktikas į šiek tiek naujas formas, suformuodama barus, žiedus ar uodegos pavidalo struktūras.

Daugelyje galaktikų ir toliau formuojasi naujos žvaigždžių kartos. Pieno kelias ir visos į jį panašios spiralinės galaktikos (žr. dešinėje pusėje NGC 2997 nuotrauką) per metus sukuria vieną ar dvi naujas žvaigždes. Žvaigždės formuojasi milžiniškuose tarpžvaigždiniuose debesyse, kurie sudaro apie 1-10 % šių galaktikų masės. Kita vertus, sferiniuose žvaigždžių telkiniuose šiuo metu žvaigždės nesiformuoja, nes ši veikla vyko prieš milijardus metų ir nutrūko, kai buvo išnaudoti visi dujų ir dulkių debesys.

Astronominėje literatūroje žodis "Galaktika" iš didžiosios raidės G vartojamas kalbant apie mūsų galaktiką - Pieno kelią. Milijardai kitų galaktikų rašomos kaip "galaktika" su mažąja raide g. Terminas "Pieno kelias" pirmą kartą anglų kalboje pasirodė Čoserio poemoje.

"Žiūrėkite ten, štai, galaktika, kuri
vyrai apglėbia Pieno Vėją,
nes ji yra kokia".

Kai Viljamas Heršelis rašė savo giliojo dangaus objektų katalogą, tokiems objektams, kaip Andromedos galaktika, jis naudojo spiralinių miglų pavadinimą. Po 200 metų astronomai atrado, kad jos, kaip ir Pieno kelias, yra sudarytos iš žvaigždžių, todėl terminas "migla" dabar vartojamas tik išsklaidytoms galaktikos struktūroms apibūdinti.

NGC 2997, spiralinė galaktika Antilos žvaigždyne, gamina naujas žvaigždes po 1 arba 2 žvaigždes per metus.

Tipai

Yra dvi pagrindinės galaktikų rūšys: spiralinės ir elipsinės galaktikos. Jos klasifikuojamos pagal Hubble'o seką.

Spiralinė galaktika

Spiralinė galaktika - tai spiralės formos galaktika. Dauguma astronomų stebimų galaktikų Visatoje yra spiralinės galaktikos (apie 77 %).

Jie skirstomi į dvi dalis:

• Spiralinė galaktika (klasifikuojama kaip "SB")
• Neuždengta spiralinė galaktika (klasifikuojama kaip "SA")

NGC 1300 ir NGC 1672 yra spiralinių galaktikų su užtvara pavyzdžiai. Sūkurinė galaktika ir Mesjė 81 yra nebriaunuotų spiralinių galaktikų pavyzdžiai.

Spiralinės galaktikos požymiai yra disko formos sukimasis, spiralinės atšakos ir galaktikos branduolio iškilimas. Spiralinėse rankose gimsta naujos karštos žvaigždės. Galaktikos branduolio "iškyšulyje" yra senų žvaigždžių. Ši savybė būdinga daugumai spiralinių galaktikų.

Elipsinė galaktika

Elipsinė galaktika - tai elipsoido (3D elipsės) formos galaktika. Šio tipo galaktikos dominuoja visatoje, ypač galaktikų spiečiuose. Galaktikos forma būna įvairi: apskritimo, elipsės ir cigaro formos. Hubble'o sekoje šią formą galima pavaizduoti kaip klasę :

• E0 (apskritimo formos)
• E53 (elipsės formos)
• E7 (cigaro formos)

Elipsinės galaktikos gali būti didelio diapazono dydžio. Milžiniškos elipsinės galaktikos gali būti daugiau kaip 1 mln. šviesmečių, o mažiausios (vadinamos nykštukinėmis elipsinėmis galaktikomis) yra mažesnės nei dešimtadalis Pieno kelio dydžio Elipsinės galaktikos dydis gali būti matuojamas efektyviuoju spinduliu, kuris apibrėžia plotą, iš kurio sklinda pusė jos šviesos. Elipsinės galaktikos masė taip pat yra didelė. Milžiniškos elipsinės galaktikos masė gali siekti 10 ¹³(daug trilijonų) Saulės masių.

Kitos galaktikų rūšys

Lęšinė galaktika - tai disko formos galaktika. Nustatyti lęšiukinės galaktikos formą yra sudėtinga, nes jos forma gali būti tarp spiralinės ir elipsinės galaktikos. Formą galima sužinoti pažvelgus į galaktikos centro išgaubtumą. Jei iškilimas labai ryškus, tai yra spiralinė galaktika

"Hubble" seka


NGC 1300 yra spiralinė galaktika


ESO 325-G004 yra elipsinė galaktika


Lęšiukinė galaktika NGC 5308

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra galaktika?

K: Iš kur kilęs žodis "galaktika"?

K: Kaip galaktikos laikosi kartu?

K: Kokių tipų galaktikos egzistuoja?

K: Kiek žvaigždžių yra maždaug 1x1024 galaktikose?

Paieška pagal raidę