GALAXY: EGENSKAPER, KOMPONENTER, TYPER, BILDNING - ARTE - 2025

En galax är en konglomeration av astronomiska föremål och materia, såsom gas- och dammmoln, miljarder stjärnor, nebulosor, planeter, asteroider, kometer, svarta hål och till och med mycket mörk materia, allt strukturerat tack vare tyngdkraften.

Vårt solsystem är en del av en stor spiralgalax som kallas Vintergatan. Detta namn härrörande från grekiska kan översättas som "mjölkväg" på grund av dess likhet med ett svagt upplyst band som korsar himmelsfären.

Bild 1. Den vackra linsformiga galaxen känd som Sombrero Galaxy M104 i konstellationen Virgo, 29,35 miljoner ljusår bort, sett med Hubble-teleskopet. Källa: Wikimedia Commons.

På tydliga sommarnätter kan det observeras mycket väl mellan konstellationerna Skorpionen och Skytten, eftersom den riktningen är kärnan och där stjärnorna är mycket högre.

Historia om upptäckten av galaxer

Den stora grekiska tänkaren och matematikern Democritus från Abdera (460–370 f.Kr.) var den första som antydde - på hans tid fanns det inga teleskop - att Vintergatan faktiskt bestod av tusentals stjärnor så långt ifrån varandra att man inte kunde skilja sig. Övrig.

Det tog ett tag innan Galileo (1564-1642) kommit överens med honom, när han pekade på sitt teleskop fann han att det fanns fler stjärnor på himlen än han kunde räkna.

Galileo Galilei - Källa: Domenico Tintoretto

Det var den tyska filosofen Immanuel Kant (1724-1804) som spekulerade i att Vintergatan bestod av tusentals andra solsystem och att det hela hade en elliptisk form och roterade rytmiskt runt ett centrum.

Vidare föreslog han också att andra uppsättningar av stjärnor och planeter fanns, till exempel Vintergatan och kallade dem ö-universum. Dessa ö-universum skulle vara synliga från jorden som små, svaga fläckar av ljus.

20 år senare, 1774, dök Messier-katalogen ut, en sammanställning av 103 djupa rymdobjekt synliga hittills och gjorda av den franska astronomen Charles Messier (1730-1817).

Bland dessa fanns några kandidater för ö-universum, som helt enkelt var kända som nebulosor. M31-nebula var en av dem, idag känd som den angränsande galaxen Andromeda.

William Herschel (1738-1822) skulle utvidga listan över djupa rymdobjekt till 2 500 och beskrev först mjölkvägens form. Men forskare hade ännu inte insett att vissa nebulosor som M31 själva var enorma konglomerat av stjärnor som liknar Vintergatan.

Ett teleskop med tillräcklig upplösning behövdes och det kunde köpas 1904 när det enorma teleskopet vid Mount Wilson Observatory i Kalifornien byggdes med en 100-tums spegel i diameter. Det var inte förrän universums storlek blev uppenbar, eftersom den redan enorma Vintergatan bara är en galax, bland otaliga konglomerat av dem.

År 1924 lyckades Edwin Hubble (1889-1953) mäta avståndet till en av dessa spiralnebulor, och observerade de Cepheid-liknande stjärnorna i objektet M31, den mest anmärkningsvärda spiralformade nebulan som kallas Andromeda.

Cepheider är stjärnor som periodvis ändrar sin ljusstyrka och detta är proportionellt mot perioden. De ljusare har längre perioder.

Vid den tiden hade Harold Shapley (1885-1972) uppskattat mjölkvägens storlek, men den var så stor att han var övertygad om att Andromedas nebulosa befann sig i Vintergatan.

Emellertid bestämde Hubble att avståndet till Andromeda Cepheids var mycket större än storleken på Vintergatan och därför inte kunde hittas inom den. Andromeda var, precis som Vintergatan, en galax i sig själv, även om den under lång tid förblev kallad en "extragalaktisk nebulosa."

Generella egenskaper

Galaxer har form och, som vi kommer att se senare, kan de klassificeras enligt detta kriterium. De innehåller också massa och de är inte statiska enheter alls, eftersom de har rörelse.

Det finns jätte- och mycket ljusa galaxer, till exempel Vintergatan och Andromeda, och även galaxer som kallas "dvärgar", upp till tusen gånger mindre ljus. För att bli bekant med storleken är det användbart att känna till några måttenheter som används i astronomi. Först har vi ljusåret.

Ljusåret är en avståndsenhet som är lika med avståndet som ljuset går under ett år. Eftersom ljusets hastighet är 300 000 km / s, multiplicerar med antalet sekunder på 365 dagar, är resultatet cirka 9 och en halv miljard kilometer.

Som jämförelse är avståndet från solen till jorden 8,5 ljus minuter, cirka 150 miljoner kilometer, vilket är ungefär motsvarande en AU eller astronomisk enhet, användbar vid mätningar inom solsystemet. Den näst närmaste stjärnan till solen är Proxima Centauri vid 4,2 ljusår.

AU ger upphov till en annan allmänt använd enhet: parsec eller parallax i en bågsekund. Att en punkt är på avståndet till en parsec, betyder att parallaxen är lika med 1 båge sekund mellan jorden och solen. Följande figur klargör det:

Figur 2. Schema för att definiera parsec. Källa: Wikimedia Commons. Kes47 (?).

Storlek, rörelse och kemisk sammansättning

Storleken på galaxer är extremt varierande, från så små att de knappt har tusen stjärnor, till de jätte elliptiska galaxerna som vi kommer att prata om i detalj senare.

Således har vi vår Vintergata cirka 100 000 ljusår i diameter, som är en stor galax, men inte den största. NGC 6872 är 520 000 ljusår över, ungefär 5 gånger diametern på Vintergatan och är den största spiralgalaxen som hittills är känd.

Galaxerna är inte statiska. Generellt sett har stjärnor och moln av gas och damm rotationsrörelser runt centrum, men inte alla delar av en galax roterar med lika snabbhet. Stjärnorna i mitten roterar snabbare än de yttre, i det som kallas differentiell rotation.

När det gäller kemisk sammansättning är de vanligaste elementen i universum väte och helium. Inuti stjärnorna, som en kärnfusionsreaktor, formas de tyngsta elementen som vi vet genom det periodiska systemet.

Galaxernas färg och ljusstyrka förändras över tid. Yngre galaxer är blåare och ljusare än äldre.

Ellipsformade galaxer tenderar mot rött, med många äldre stjärnor, medan oregelbundna är de blåaste. I spiralformade galaxer är blå koncentrerad mot mitten och röd mot utkanten.

Komponenter i galaxer

När man observerar en galax kan strukturer som följande identifieras, som finns i Vintergatan, som har tagits som modell eftersom den är den bäst studerade:

Diskotek och halo

De två grundläggande strukturerna i vår galax är skivan och gloria. Skivan ligger i det mittplan som definieras av galaxen och innehåller en stor mängd interstellär gas som ger upphov till nya stjärnor. Den innehåller också gamla stjärnor och öppna kluster - en dåligt strukturerad gruppering av stjärnor.

Det bör noteras att inte alla galaxer har samma stjärnbildningshastighet. Elliptiska galaxer tros ha en mycket lägre takt, till skillnad från spiraler.

Solen är belägen i mjölkvägens galaktiska skiva, på symmetriplanet och liksom alla stjärnor på skivan, kretsar den kring galaxen efter en bana ungefär cirkulär och vinkelrätt mot den galaktiska rotationsaxeln. Det tar cirka 250 miljoner år att slutföra en bana.

Halo täcker galaxen med en mindre tät sfäroidvolym, eftersom det är ett område med mycket mindre damm och gas. Den innehåller kulakluster, stjärnor grupperade efter tyngdkraften och mycket äldre än skivan, enskilda stjärnor och även den så kallade mörka materien.

Mörk materia är en typ av materie vars natur är okänd. Det är skyldigt att det inte avger elektromagnetisk strålning och dess existens har föreslagits för att förklara det faktum att stjärnor utanför rör sig snabbare än väntat.

Den hastighet med vilken en stjärna rör sig med avseende på galaxens centrum beror på hur materien fördelas, eftersom det är gravitationsattraktionen på grund av att en stjärna förblir i omloppsbana. Snabbare hastighet innebär att det finns mer materia som inte kan ses: mörk materia.

Glödlampan, den galaktiska kärnan och stången

Bortsett från skivan och gloria, i galaxen finns det utbuktningen, den centrala utbukten eller den galaktiska kärnan, där det finns en större täthet av stjärnor, varför de är mycket lysande.

Dess form är ungefär sfärisk - även om Mjölkvägen liknar en jordnöts- och i dess centrum är kärnan, som består av ett svart hål, ett faktum som verkar vara vanligt i många galaxer, särskilt i de spirala.

Objekt som är i närheten av kärnan roterar, som vi har sagt, mycket snabbare än de som är längre bort. Där är hastigheten proportionell mot avståndet till mitten.

Vissa spiralgalaxer som vår har en bar, en struktur som rinner genom mitten och från vilken spiralarmar dyker upp. Det finns fler spärrade än oblockade spiralgalaxer.

Stängerna tros tillåta transport av materia från ändarna till glödlampan, vilket förtjockar det genom att främja bildandet av stjärnor i kärnan.

Bild 3. Mjölkvägens komponenter. Solen är i en av armarna och har en rotationsrörelse runt galaxens centrum, liksom en vertikal rörelse. Källa: Wikimedia Commons.

Typer av galaxer

Det första man uppskattar när man observerar galaxer genom teleskopet är deras form. Den stora Andromeda-galaxen är till exempel spiralformad, medan dess följeslagare NGC 147 är elliptisk.

Galaxklassificeringssystemet är baserat på den form de har och den mest använda idag är Hubble-avstämningsgaffeln eller sekvensen, skapad omkring 1926 av Edwin Hubble, och senare modifierad av sig själv och andra astronomer, då ny information dök upp.

Hubble utformade schemat i tron ​​att det representerade en slags galaxutveckling, men idag är det känt att detta inte är fallet. Bokstäver används i sekvensen för att beteckna galaxer: E för elliptiska galaxer, S för spiralgalaxer och Irr för oregelbundna formade galaxer.

Bild 4. Ställgaffeln för Hubble. Källa: Wikimedia Commons.

Elliptiska galaxer

Till vänster, på stämgaffelns hals, är de elliptiska galaxerna representerade av bokstaven E. Stjärnorna som utgör dem fördelas på ett mer eller mindre enhetligt sätt.

Siffran som följer med brevet indikerar hur elliptisk galaxen är -elipticitet- och börjar med E0, som är den mest sfäriska, till E7, som är den plattaste. Inga galaxer med ellipticitet större än 7. har observerats. Betecknar denna parameter som є:

Є = 1 - (ß / ɑ)

Med α och ß som den uppenbara huvud- och mindre halvaxeln respektive ellipsen. Men denna information är relativ, eftersom vi bara har utsikten från jorden. Till exempel är det inte möjligt att veta om en galax som visas på kanten är elliptisk, linsformig eller spiral.

Jätte elliptiska galaxer är bland de största föremålen i universum. De är de enklaste att observera, även om mycket mindre versioner, kallade dvärg elliptiska galaxer, är mycket rikligare.

Bild 5. Elliptisk galax NGC 1316, i konstellationen Fornax, smälter samman med en annan mindre galax. Källa: Bildkredit: NASA / JPL-Caltech / CTIO.

Linsformade och spirala galaxer

Linsformiga galaxer är skivformade utan spiralarmar, men de kan spärras. Deras nomenklatur är S0 eller SB0 och de är rätt vid figurens gaffel. Beroende på mängden damm (höga absorptionszoner) på din skiva, är de indelade i S01, SB01 till S03 och SB03.

S-galaxerna är själva spiralgalaxerna, medan SB är de spärrade spiralgalaxierna, eftersom spiralerna verkar skjuta ut från en bar genom den centrala utbukten. De allra flesta galaxer har denna form.

Båda klasserna av galaxer kännetecknas i sin tur av spiralarmarnas lätthet och är markerade med små bokstäver. Dessa bestäms genom att jämföra storleken på den största utbuktningen med skivans längd: L utbuktning / L-skiva.

Bild 6. Andromedas vackra spiralgalax i stjärnbilden Cassiopea. Källa: Wikimedia Commons Bild från NASA).

Till exempel, om denna kvot är ≈ 0,3, betecknas galaxerna som Sa om det är enkel spiral, eller SBa om den är spärrad. I dessa verkar spiralerna vara stramare och koncentrationen av stjärnor i armarna är mer ansträngande.

När sekvensen fortsätter till höger verkar spiralerna lösare. Utbuktnings- / diskförhållandet för dessa galaxer är: L utbuktning / L-skiva ≈ 0,05.

Om en galax har mellanliggande egenskaper kan upp till två små bokstäver läggas till. Till exempel klassificeras Vintergatan av vissa som SBbc.

Oregelbundna galaxer

Det här är galaxer vars form inte matchar något av de mönster som beskrivs ovan.

Hubble själv delade dem i två grupper: Irr I och Irr II, där de förstnämnda bara är lite mer organiserade än de senare, eftersom de har något som påminner om spiralarmarnas form.

Irr II-galaxer är, kan vi säga, amorf och utan igenkännlig inre struktur. Både Irr I och Irr II är vanligtvis mindre än elliptiska galaxer eller majestätiska spiralgalaxer. Vissa författare föredrar att hänvisa till dem som dvärggalaxier. Bland de mest kända oregelbundna galaxerna är de närliggande Magellanic Clouds, klassificerade som Irr I.

Bild 7. Oregelbunden galax NGC 5408, upptäckt i stjärnbilden Centaurus av John Herschel 1834. Först trodde man att det var en planetnebulosa. Källa: Wikimedia Commons.

Efter publiceringen av Hubble-sekvensen föreslog den franska astronomen Gerard de Vaucouleurs (1918-1995) att man tar bort Irr I- och Irr II-nomenklaturen och kallade Irr I, som har några spiralarmar, som Sd-SBd-galaxer, Sm - SBm eller Im ("m" är för magellan galaxen).

Slutligen kallas galaxerna vars form verkligen oregelbundna och utan spår av spiraler helt enkelt Go. Med detta har den moderna klassificeringen förblivit så här:

Hur bildas galaxer?

Galaxbildning är föremål för aktiv diskussion idag. Kosmologer tror att det tidiga universum var ganska mörkt, fylt med gasmoln och mörk materia. Detta beror på teorin om att de första stjärnorna bildades inom några hundra miljoner år efter Big Bang.

När den stellar produktionsmekanismen är på plats visar det sig ha upp- och nedgångar i hastigheten. Och eftersom stjärnor är det som utgör galaxer, finns det olika mekanismer som leder till bildandet av galaxer.

Gravitationsattraktion är den ursprungliga kraften som sätter igång bildandet av kosmiska föremål. En liten ansamling av materia på en gång lockar till sig mer materia och det börjar ackumuleras.

Mjölkvägen tros ha börjat på detta sätt: små ansamlingar av materia som så småningom gav upphov till glosklyngarna, bland vilka är de äldsta stjärnorna i galaxen.

Rotationen är inneboende i ansamlingen av massa som följde denna första period av stjärnbildningen. Och med rotationen skapas vinkelmomentet, vars bevarande skapade kollapsen av den sfäriska massan som förvandlade den till en platt skiva.

Galaxer kan öka i storlek genom att slås samman med andra mindre galaxer. Detta tros vara fallet idag med Vintergatan och dess mindre grannar, de magelliska molnen.

En annan sammanslagning som förväntas i en mycket avlägsen framtid är kollisionen med Andromeda som, till skillnad från de flesta galaxer, stänger in på oss. Andromeda är för närvarande 2,2 miljoner ljusår bort.

Hur många galaxer finns det i universum?

Även om det mesta av utrymmet är tomt finns det miljoner galaxer, kanske 100 biljoner av dem, enligt vissa uppskattningar. Andra uppskattar 2 biljoner galaxer. De flesta av universum förblir outforskade och det finns inget exakt svar på denna fråga.

På bara 12 dagar hittade Hubble Space Telescope 10 000 galaxer av de mest varierande formerna. Den verkliga summan av galaxer i universum är okänd. När du observerar med ett teleskop är det nödvändigt att betona att du går längre, inte bara på avstånd utan också i tid.

Solljuset som vi ser har tagit 8,5 minuter att nå oss. Den syn på Andromeda som vi observerar med kikare är den för 2,2 miljoner år sedan. Det är därför det vi ser från jorden ligger inom det observerbara universums område. För närvarande finns det inget sätt att se vad som ligger längre än.

Ett sätt att uppskatta hur många galaxer som finns i det observerbara universum är genom att ta extremt djupa fältbilder från Hubble eller XDF, som representerar ett litet område av himmelsfären.

I ett sådant skott hittades 5500 galaxer 13,2 miljarder ljusår bort. Genom att multiplicera detta värde med mängden XDF för hela himmelsfären uppskattade de de 100 000 miljoner galaxer som nämnts.

Allt tyder på att det i tidigare tider fanns fler galaxer än nu, men mindre, blå och mer oregelbunden form än de eleganta spiralgalaxier vi ser idag.

Exempel på galaxer

Trots sin enorma storlek är galaxer inte ensamma utan snarare grupperade i hierarkiska strukturer.

Vintergatan tillhör den så kallade Lokala gruppen, där alla medlemmar - cirka 54 - är på ett avstånd som inte är större än 1 Mega-parsec. Sedan minskar galaxernas täthet tills ett annat kluster som liknar den lokala gruppen visas.

Bland de enorma olika galaxer som finns, är det värt att lyfta fram några överraskande exempel för deras särdrag:

Jätte elliptiska galaxer

De största galaxerna som hittills hittats är i mitten av galaxkluster. Det är enorma elliptiska galaxer vars tyngdkraft drar andra galaxer och omsluter dem. I dessa galaxer är stjärnbildningen mycket låg, så för att fortsätta växa fångar de andra.

Aktiva galaxer

Aktiva galaxer, till skillnad från de mer normala och tysta sådana som Vintergatan, avger frekvenser med mycket hög energi, mycket högre än de som släpps ut av stjärnorna, som är vanliga i någon galax.

Dessa högenergifrekvenser vars effekt motsvarar miljarder solar kommer ut ur kärnan av objekt som kvasar, upptäckt 1963. Överraskande nog, en kvasar, en av de ljusaste föremålen i universum, kan upprätthålla denna hastighet i miljoner år.

Seyfert-galaxerna är ett annat exempel på aktiva galaxer. Hittills har flera hundra av dem upptäckts. Kärnan avger mycket joniserad strålning, variabel i tid.

Bild 8. Galaxen Seyfert M 106. Källa: Wikimedia Commons. Röntgen: NASA / CXC / Univ. av Maryland / AS Wilson et al .; Optisk: Pal.Obs. DSS; IR: NASA / JPL-Caltech; VLA: NRAO / AUI / NSF

Det antas att i närheten av centrum rusar en enorm mängd gasformigt material mot det centrala svarta hålet. Massförlusten frigör strålningsenergi i röntgenspektrumet.

Radiogalaxer är elliptiska galaxer som avger stora mängder radiofrekvenser, tiotusen gånger mer än vanliga galaxer. I dessa galaxer finns det källor - radiolober - kopplade av materialfilament till den galaktiska kärnan, som avger elektroner i närvaro av ett intensivt magnetfält.

referenser

1. Carroll, B. En introduktion till modern astrofysik. 2:a. Utgåva. Pearson. 874-1037.
2. Galaxy. Återställd från: es.wikipedia.org
3. Hur det fungerar. 2016. Book of Space. 8:e. Ed. Imagine Publishing Ltd. 134-150.
4. Galaxerna. Återställd från: astrofisica.cl/astronomiaparatodos.
5. Oster, L. 1984. Modern Astronomy. Redaktör Reverté. 315-394.
6. Pasachoff, J. 1992. Stjärnor och planeter. Peterson fältguider. 148-154.
7. Quora. Hur många galaxer finns det? Återställd från: es.quora.com.
8. En linjal för att mäta universum. Återställd från: henrietta.iaa.es
9. Vad är en galax? Hämtad från: spaceplace.nasa.gov.