SPIRALGALAXER: EGENSKAPER OCH TYPER - ARTE - 2025

En spiralgalax är ett monumentalt kluster av skivformade stjärnor med spiralarmar, som liknar formen på ett hjul. Formen på armarna varierar mycket, men i allmänhet kännetecknas ett kondenserat centrum tydligt omgiven av en skiva från vilken spiralerna spirar.

Nästan 60% av de galaxer som för närvarande är kända är spiraler med följande karakteristiska strukturer: central utbuktning eller galaktisk utbuktning, skiva, spiralarmar och halo.

Bild 1. Pinwheel Galaxy i stjärnbilden Ursa Major som ligger 21 miljoner ljusår från jorden. Källa: Wikimedia Commons. ESA / Hubble.

Det är galaxer med exceptionell skönhet som kan lokaliseras i konstellationer som Eridano. Alla kodade de tack vare astronomens Edwin Hubbles arbete (1889-1953).

egenskaper

Två tredjedelar av spiralgalaxerna har en central bar, som utgör en subtyp som kallas spärrade spiralgalaxer, för att skilja dem från enkla spiralgalaxer. De har bara två spiraler som kommer ut ur baren och slingrar sig i samma riktning. Vår mjölkväg är ett exempel på en spärrad spiralgalax, även om vi inte kan observera den från vår position.

Den centrala utbukten är rödaktig i färg på grund av förekomsten av äldre stjärnor. Det finns lite gas i själva kärnan och ett svart hål finns vanligtvis i mitten.

Disken för sin del är blåaktig och rik på gas och damm, med närvaro av unga och hetare stjärnor som går i nästan cirkulära banor runt den galaktiska kärnan, men långsammare än kärnans.

När det gäller spiralerna kommer de i en mängd olika, allt från de som sveper tätt runt den centrala buken eller armarna som är ordnade mer öppet på den. De sticker ut tack vare det stora antalet heta, blå, unga stjärnor som de innehåller.

Det finns flera teorier om varför de bildas, som vi kommer att prata om senare.

Slutligen finns det en sfärisk gloria som omger hela skivan, fattig i gas och damm, i vilken de äldsta stjärnorna är grupperade i globulära stjärnkluster, enorma kluster med tusentals och till och med miljoner stjärnor som rör sig i hög hastighet.

Typer av spiralgalaxer

För att klassificera galaxer enligt deras morfologi (utseende sett från jorden) används den avstämningsgaffeln som skapades av Edwin Hubble 1936. Denna klassificering modifierades senare av andra astronomer genom att lägga till undertyper och nummer till den ursprungliga notationen.

Hubble bokstavskodade galaxerna på detta sätt: E för elliptiska galaxer, SO för linsformade galaxer och S för spiraler.

Ytterligare två kategorier lades senare till för att inkludera SB-spärrade spiralgalaxier och galaxer vars form inte följer ett mönster och är oregelbundna: Irr. Cirka 90% av alla observerade galaxer är elliptiska eller spirala. Endast 10% tillhör kategorin Irr.

Bild 2. Ställ in gaffeldiagram över galaxer. Källa: Wikimedia Commons. Den ursprungliga uppladdaren var Cosmo0 på engelska Wikipedia. (Originaltext: Inget givet).

Hubble trodde att galaxer började livet som sfäriska strukturer av typen E0 och utvecklade sedan armar och blev spiralgalaxer som skulle hamna oregelbundna.

Det är dock bevisat att detta inte är fallet. Elliptiska galaxer har en mycket långsammare rotationsrörelse som inte får dem att platta ut och alstra spiraler.

På armarna på Hubble-stämgaffeln är spiralgalaxierna: S för normala spiraler och SB för spärrade spiraler. Små bokstäver indikerar undertyper: "a" indikerar att spolarna är tätt stängda runt kärnan, medan "c" används när de är lösare. Även gasandelen ökar i enlighet därmed.

Vintergatan är av SBb-typen, med solen i en av spiralarmarna: Orions arm, så kallad eftersom den också innehåller stjärnorna i detta stjärnbild, en av de mest slående sett från jorden.

Teorier om spiralernas ursprung

Ursprunget för spiralarmarna är ännu inte känt med säkerhet, men det finns flera teorier som försöker förklara dem. Till att börja med observerade astronomer snart att olika strukturer i en spiralgalax roterar med olika hastigheter. Detta kallas differentiell rotation och är ett kännetecken för dessa typer av galaxer.

Det inre av skivan med spiralgalaxier roterar mycket snabbare än utsidan, medan gloria inte roterar. Av denna anledning trodde man först att detta var orsaken till att spiralerna uppträdde och inte bara detta, det är också bevisen på att det finns mörk material.

Men om detta är fallet, skulle spiralerna vara kortlivade (naturligtvis i astronomiska termer), eftersom de skulle hamna runt sig själva och försvinna.

Densitetsvågor och självförökning av stjärnan

En mer accepterad teori för att förklara existensen av spiraler är densiteten av våg. Denna teori, skapad av den svenska astronomen Bertil Lindblad (1895-1965) postulerar att materien upplever variationer i dess koncentration, som, som ljud, kan sprida sig i den galaktiska miljön.

På detta sätt skapas områden med mer koncentration, till exempel spiraler och andra med mindre, vilket skulle vara utrymmen mellan dem. Men dessa områden har en begränsad varaktighet, så armarna kan röra sig även om deras form kvarstår över tid.

Detta förklarar varför spiraler är mycket aktiva regioner när det gäller stjärnproduktion. Där är gasen och dammet mer koncentrerat, så tyngdkraften griper in så att ämnet klumpar samman och bildar protostar, vilket kommer att ge upphov till unga och massiva stjärnor.

Den andra teorin som försöker förklara spiraler är självförökningen. De massiva blå stjärnorna i spiralarmarna är kända för att vara kortlivade relativt svalare, rödare stjärnor i kärnan.

De förstnämnda slutar vanligtvis sina liv i gigantiska supernovaexplosioner, men materialet kan återvinnas till nya stjärnor på samma plats som de tidigare: spiralarmarna.

Detta skulle förklara armarnas uthållighet, men inte deras ursprung. Av denna anledning tror astronomer snarare att de beror på en kombination av faktorer: samma differentiella rotation, förekomsten av densitetsvågor, självförökning av stjärnor och interaktioner som drabbats med andra galaxer.

Alla dessa omständigheter ger tillsammans upphov till olika typer av spiralarmar: tunn och tydligt avgränsad eller tjock och dåligt definierad.

Skillnader med elliptiska galaxer

Den mest uppenbara skillnaden är att stjärnorna i elliptiska galaxer är jämnare fördelade än i spiraler. I dessa verkar de koncentrerade i den rödaktiga skivan och spridda i spiralarmarna, blåaktig i färg, medan fördelningen i elliptiska galaxer är oval.

Ett annat kännetecken är närvaron eller frånvaron av interstellär gas och damm. I elliptiska galaxer förvandlades det mesta till stjärnor för länge sedan, så de har lite gas och damm.

För sin del har spiralgalaxer områden där gas och damm, som ger upphov till nya stjärnor, är rikligt.

Nästa märkliga skillnad är typen av stjärnor. Astronomer skiljer två stjärnpopulationer: befolkning I ung och befolkning II, äldre stjärnor. Elliptiska galaxer innehåller populationer II-stjärnor och få element tyngre än helium.

Däremot innehåller spiralgalaxier Befolkningar I och II. På skivan och armarna dominerar befolkningen jag, yngre och med hög metallicitet. Detta innebär att de innehåller tunga element, rester av stjärnor som redan har försvunnit, medan de är i äldstet de äldsta stjärnorna.

Därför fortsätter stjärnor att bildas i spiralgalaxer, medan de i elliptiska galaxer inte gör det. Och det är att elliptiska galaxer troligen är resultatet av kollisioner mellan spiral- och oregelbundna galaxer, under vilka det mesta av det kosmiska dammet försvinner och därmed möjligheten att skapa nya stjärnor.

Dessa kollisioner mellan galaxer är ofta förekommande händelser, det antas faktiskt att Vintergatan kolliderar med små satellitgalaxier: Skyttens elliptiska dvärg galax SagDEG och Canis Major dvärg galax.

Jämförelsetabell

Skillnader mellan elliptiska och spirala galaxer. Källa: Fanny Zapata.

Exempel på spiralgalaxer

Spirala galaxer finns i överflöd i universum. Sett från jorden är de föremål för extraordinär skönhet på grund av deras olika former. Till exempel i konstellationen Eridano finns det fem spiralgalaxier av olika typer, inklusive tre spärrade. En av dem är NGC 1300, som visas nedan.

Bild 3. Spärradiralgalax NGC 1300 i Erídano. Kevin Gill från Los Angeles, CA, USA

Vintergatan

Det är galaxen som hyser solsystemet i en av dess spiralarmar. Den innehåller mellan 100 och 400 miljarder stjärnor med en uppskattad storlek mellan 150 - 200 tusen ljusår. Det är en del av den så kallade lokala gruppen av galaxer, tillsammans med Andromeda och cirka 50 andra galaxer, nästan alla dvärgar.

Andromeda

Även känd som M31 och ligger i stjärnbilden Andromeda nära Cassiopeia med sin igenkännande W-form och kan ses med blotta ögat eller med god kikare på tydliga månlösa nätter.

Även om det redan föreföll i anteckningar från antika arabiska astronomer, var det inte känt att det var en galax förrän i början av 1900-talet, tack vare observationerna från Edwin Hubble.

Bild 4. Andromeda-galaxen. Källa: Pixabay.

Det är cirka 2,5 miljoner ljusår bort och är ungefär storleken på Vintergatan, även om det tros vara lite mer massivt. Nya uppskattningar tyder dock på att dess massa är jämförbar med vår egen galax.

Andromeda närmar sig oss med stor hastighet, så det förväntas att om cirka 4,5 miljarder år kommer det att kollidera med Vintergatan, vilket ger upphov till en gigantisk elliptisk galax.

Whirlpool Galaxy

Det visas i Messiers katalog som objekt M51 och upptäcktes av Charles Messier själv 1773. Det finns i stjärnbilden Canes Venatici på den boreala himlen, nära Bootes och Leo, varifrån den kan ses med kikare.

Detta majestätiska astronomiska objekt har den typiska formen av en spiralgalax och beräknas vara 16 till 27 miljoner ljusår bort. Den har en följeslagare som är synlig i teleskopbilder: galaxen NGC 5195.

Bild 5. Whirlpool Galaxy och dess satellitgalax. Källa: Wikimedia Commons. NASA, ESA, S. Beckwith (STScI) och The Hubble Heritage Team STScI / AURA)

referenser

1. Carroll, B. En introduktion till modern astrofysik. 2:a. Utgåva. Pearson.
2. Heras, A. Introduktion Astronomi och astrofysik. Återställd från: antonioheras.com.
3. Oster, L. 1984. Modern Astronomy. Redaktör Reverté.
4. Wikipedia. Galaxiernas bildning och utveckling. Återställd från: es.wikipedia.org.
5. Wikipedia. Spiralgalaxer. Återställd från: en.wikipedia.org.