Спіральныя галактыкі. Космас, Сусвет. галактыкі Сусвету

У 1845 году ангельскім астраномам лордам Росам быў знойдзены цэлы клас туманнасцяў спіральнага тыпу. Іх прыроду ўсталявалі толькі ў пачатку дваццатага стагоддзя. Навукоўцамі было даказана, што дадзеныя імглістасці з'яўляюцца вялізнымі зорнымі сістэмамі, падобнымі на нашу Галактыку, аднак яны выдаленыя ад яе на многія мільёны светлавых гадоў.

Агульная інфармацыя

Спіральныя галактыкі (фота, прыведзеныя ў гэтым артыкуле, дэманструюць асаблівасці іх структуры) сваім вонкавым выглядам нагадваюць пару складзеных разам талерак або дваякапукатую лінзу. У іх можна выявіць як масіўны зорны дыск, так і гало. Цэнтральную частку, якая візуальна нагадвае ўздуцце, прынята называць балдж. А цёмную паласу (непразрыстую праслойку міжзоркавай асяроддзя), якая ідзе ўздоўж дыска, называюць міжзоркавай пылам.

Спіральныя галактыкі прынята пазначаць літарай S. Акрамя таго, іх прынята дзяліць па ступені структуры. Для гэтага да асноўнага знаку дадаюць літары a, b або c. Так, Sa адпавядае галактыцы з маларазвітай спіральнай структурай, аднак з вялікім ядром. Трэці клас - Sc - адносіцца да процілеглым аб'ектах, са слабым ядром і магутнымі спіральнымі галінамі. У некаторых зорных сістэм у цэнтральнай частцы можа знаходзіцца перамычка, якую прынята называць барам. У такім выпадку да пазначэння дадаецца сімвал В. Наша Галактыка ставіцца да прамежкавым тыпу, без перамычкі.

Якім чынам сфармаваліся спіральныя дыскавыя структуры?

Плоскія дискообразные формы тлумачаць кручэннем зорных навал. Існуе гіпотэза, што ў працэсе адукацыі галактыкі цэнтрабежная сіла перашкаджае сціску так званага протогалактического воблака ў перпендыкулярным кірунку да восі кручэння. Таксама варта ведаць, што характар руху газаў і зорак ўнутры туманнасцяў неаднолькавы: дыфузныя навалы круцяцца хутчэй, чым старыя зоркі. Напрыклад, калі характэрная хуткасць кручэння газу складае 150-500 км / с, то зорка гало будзе заўсёды рухацца павольней. А балдж, якія складаюцца з такіх аб'ектаў, будуць мець хуткасць у тры разы ніжэй, чым дыскі.

зорны газ

Мільярды зорных сістэм, якія рухаюцца па сваіх арбітах ўнутры галактык, можна разглядаць у якасці сукупнасці часціц, якія ўтвараюць свайго роду зорны газ. І што самае цікавае, яго ўласцівасці вельмі блізкія да звычайнага газу. Да яго можна ўжываць такія паняцці, як "канцэнтрацыя часціц", "шчыльнасць", "ціск", "тэмпература". Аналагам апошняга параметру тут з'яўляецца усярэдненая энергія "хаатычнага" руху зорак. Ць верцяцца дысках, якiя ўтвараюцца зорным газам, могуць распаўсюджвацца хвалі спіральнага тыпу шчыльнасці разрэджання-сціску, блізкія да гукавых. Яны здольныя абегала галактыку з пастаяннай кутняй хуткасцю на працягу некалькіх соцень мільёнаў гадоў. Менавіта яны адказваюць за адукацыю спіральных галін. У той момант, калі адбываецца сціск газу, пачынаецца працэс фарміравання халодных аблокаў, што прыводзіць да актыўнага зоркаўтварэньня.

Гэта цікава

У гало і ў эліптычных сістэмах газ з'яўляецца дынамічным, то ёсць гарачым. Адпаведна рух зорак у галактыцы такога тыпу мае хаатычны характар. У выніку сярэдняе адрозненне паміж іх хуткасцямі у прасторава блізкіх аб'ектаў складае некалькі сотняў кіламетраў у секунду (дысперсія хуткасцяў). Для зорных газаў дысперсія хуткасці звычайна складае 10-50 км / с, адпаведна іх "градус" з'яўляецца прыкметна халодным. Лічыцца, што прычына гэтага адрозненні крыецца ў тых далёкіх часах (больш за дзесяць мільярдаў гадоў таму), калі галактыкі Сусвету толькі пачыналі фармавацца. Першымі з іх утварыліся сферычныя кампаненты.

Спіральнымі хвалямі называюць хвалі шчыльнасці, якія бягуць па верціцца дыска. У выніку ўсе зоркі галактыкі такога тыпу то як бы выцясняюцца ўнутр іх галін, то выходзяць адтуль. Адзінае месца, дзе хуткасць спіральных рукавоў і зорак супадае, - гэта так званая коротационная акружнасць. Між іншым, менавіта ў такім месцы знаходзіцца Сонца. Для нашай планеты дадзеная акалічнасць вельмі спрыяльна: Зямля існуе ў адносна ціхім месцы галактыкі, у выніку на працягу многіх мільярдаў гадоў яна не адчувае асаблівага ўплыву катаклізмаў галактычнага маштабу.

Асаблівасці спіральных галактык

У адрозненне ад эліптычных утварэнняў, кожная спіральная галактыка (прыклады можна паглядзець на фота, прадстаўленых у артыкуле) мае свой непаўторны каларыт. Калі першы тып асацыюецца са спакоем, стацыянарная, стабільнасцю, то другі тып - гэта дынаміка, віхуры, кручэння. Можа быць, менавіта таму астраномы кажуць, што космас (Сусвет) "апантаны". Будова галактыкі спіральнага тыпу ўключае ў сябе цэнтральнае ядро, з якога выходзяць прыгожыя рукавы (галіны). Яны за межамі сваёй зорнай навалы паступова губляюць абрысы. Такі знешні выгляд не можа не асацыявацца з магутным, імклівым рухам. Спіральныя галактыкі характарызуюцца разнастайнасцю формаў, а таксама малюнкаў іх галін.

Якім чынам класіфікуюць галактыкі

Нягледзячы на такое разнастайнасць, навукоўцы змаглі класіфікаваць усе вядомыя спіральныя галактыкі. У якасці асноўнага параметру вырашылі выкарыстаць ступень развіцця рукавоў і памер іх ядра, а ўзровень сцісласць за непатрэбнасцю адышоў на другі план.

Sa

Эдвін П. Хабл адвёў да класа Sa тыя спіральныя галактыкі, якія валодаюць слабаразвітымі галінамі. Такія навалы заўсёды маюць ядра вялікага памеру. Часцяком цэнтр галактыкі дадзенага класа складае палову памеру за ўсё навалы. Гэтыя аб'екты характарызуюцца найменшай выразнасцю. Іх можна нават параўнаць з эліптычнымі зорнымі наваламі. Часцей за ўсё спіральныя галактыкі Сусвету маюць два рукавы. Размешчаны яны на процілеглых баках ядра. Раскручваюцца галіны сіметрычным, падобнай выявай. Па меры выдалення ад цэнтра яркасць галін зніжаецца, а на пэўным адлегласці яны і зусім престает быць бачнымі, губляюцца ў перыферыйных абласцях навалы. Аднак сустракаюцца аб'екты, у якіх не два, а большая колькасць рукавоў. Праўда, такі будынак галактыкі даволі рэдкае. Яшчэ радзей можна сустрэць несіметрычныя імглістасці, калі адна галіна развіта мацней, чым іншая.

Sb і Sc

Падклас Sb па класіфікацыі Эдвіна П. Хабла мае прыкметна больш развітыя рукавы, аднак у іх няма багатых разгалінаванняў. Ядра прыкметна менш, чым у першага выгляду. Да трэцяга падкласа (Sc) спіральных зорных навал ставяцца аб'екты з моцна развітымі галінамі, а вось цэнтр у іх адносна малы.

Ці магчыма перараджэнне?

Навукоўцы ўсталявалі, што структура спіралі з'яўляецца вынікам няўстойлівага руху зорак, які ўзнікае з прычыны моцнага сціску. Акрамя таго, неабходна адзначыць, што ў рукавах засяроджваюцца, як правіла, гарачыя гіганты і там жа запасяцца галоўныя масы дыфузнай матэрыі - міжзоркавай пылу і міжзоркавага газу. Гэтую з'яву можна разгледзець і з другога боку. Не выклікае ніякага сумневу, што вельмі сціснутае зорнае навала ў працэсе сваёй эвалюцыі ўжо не зможа страціць сваю ступень сцісласць. Значыць, і супрацьлеглы пераход таксама немагчымы. У выніку робіцца выснова, што эліптычныя галактыкі не змогуць ператварыцца ў спіральную, і наадварот, бо такі ўжо ад прыроды космас (Сусвет). Іншымі словамі, зорныя навалы гэтых двух тыпаў ўяўляюць сабой не дзве розныя стадыі адзінага эвалюцыйнага развіцця, а зусім розныя сістэмы. Кожны такі тып з'яўляецца прыкладам процілеглых эвалюцыйных шляхоў, абумоўленых розным каэфіцыентам сціску. А гэтая характарыстыка, у сваю чаргу, залежыць ад рознасці кручэння галактык. Напрыклад, калі ў ходзе свайго фарміравання зорная сістэма атрымлівае дастатковую колькасць кручэння, то яна зможа прыняць сціснутую форму, і ў яе разаўюцца спіральныя рукавы. Калі ступень кручэння будзе недастатковай, то галактыка апынецца менш сціснутай, і галіны ў яе не ўтвараюцца - гэта будзе класічная эліптычная форма.

У чым яшчэ заключаюцца адрозненні

Паміж эліптычнымі і спіральнымі зорнымі сістэмамі існуюць і іншыя адрозненні. Так, першы тып галактыкі, які мае нізкі ўзровень сціску, характарызуецца малой колькасцю (або поўнай адсутнасцю) дыфузнай матэрыі. У той жа час спіральныя навалы, якія маюць высокі ўзровень сціску, ўтрымліваюць у сабе і газавыя, і пылавыя часціцы. Дадзенае адрозненне навукоўцы тлумачаць наступным чынам. Парушынкі і часціцы газу пры сваім руху перыядычна сутыкаюцца. Гэты працэс з'яўляецца няпругкія. Пасля сутыкнення часціцы губляюць частку сваёй энергіі, і як следства, паступова абсоўваюцца ў тых месцах зорнай сістэмы, дзе маецца найменшая патэнцыйная энергія.

Моцна сціснутыя сістэмы

Калі апісаны вышэй працэс адбываецца ў моцна сціснутай зорнай сістэме, то дыфузная матэрыя павінна асесці на асноўную плоскасць галактыкі, бо менавіта тут узровень патэнцыйнай энергіі з'яўляецца найменшай. Сюды ж і збіраюцца газавыя і пылавыя часціцы. Далей дыфузная матэрыя пачынае свой рух у асноўнай плоскасці зорнага навалы. Перамяшчаюцца часціцы практычна паралельна па кругавых арбітах. У выніку сутыкнення тут даволі рэдкія. Калі ж яны і адбываюцца, то энергетычныя страты пры гэтым нязначныя. З гэтага вынікае, што матэрыя далей да цэнтра галактыкі не перасоўваецца, дзе патэнцыйная энергія мае яшчэ меншы ўзровень.

Слаба сціснутыя сістэмы

Зараз разгледзім, як паводзіць сябе элліпсоідное галактыка. Зорная сістэма такога тыпу адрозніваецца зусім іншым развіццём дадзенага працэсу. Тут галоўная плоскасць зусім не з'яўляецца ярка выяўленай вобласцю з малым узроўнем патэнцыйнай энергіі. Моцнае зніжэнне гэтага параметру адбываецца толькі ў цэнтральным напрамку зорнага навалы. А гэта значыць, што міжзорныя пыл і газ будуць прыцягвацца ў цэнтр галактыкі. Як следства, шчыльнасць дыфузнай матэрыі тут будзе вельмі высокая, значна больш, чым пры плоскім расьсейваньні ў спіральнай сістэме. Людзі, якія сабраліся ў цэнтры навалы часціцы пылу і газу пад дзеяннем сілы прыцягнення пачнуць сціскацца, тым самым сфармуецца малая па памерах зона шчыльнага рэчывы. Навукоўцы мяркуюць, што з дадзенай матэрыі ў далейшым пачынаюць фармавацца новыя зоркі. Важным тут з'яўляецца іншае - малое па сваіх памерах воблака газу і пылу, якое знаходзіцца ў ядры слаба сціснутай галактыкі, не дазваляе сябе выявіць у працэсе назірання.

прамежкавыя стадыі

Мы разгледзелі два асноўных тыпу зорных навал - са слабым і з моцным узроўнем сціску. Аднак існуюць і прамежкавыя стадыі, калі сціск сістэмы знаходзіцца паміж гэтымі параметрамі. У такіх галактык гэтая характарыстыка з'яўляецца недастаткова моцнай для таго, каб дыфузная матэрыя сабралася ўздоўж усёй асноўнай плоскасці навалы. І ў той жа час яна недастаткова слабая і для таго, каб часціцы газу і пылу сканцэнтраваліся ў раёне ядра. У такіх галактыках дыфузная матэрыя збіраецца ў невялікую плоскасць, якая збіраецца вакол ядра зорнага навалы.

Галактыкі з перамычкамі

Вядомы яшчэ адзін падтып спіральных галактык - гэта зорнае навала з перамычкай. Яго асаблівасць складаецца ў наступным. Калі ў звычайнай спіральнай сістэмы рукавы выходзяць непасрэдна з дискообразного ядра, то ў дадзенага тыпу цэнтр размяшчаецца ў сярэдзіне прамой перамычкі. А галіны такога навалы пачынаюцца з канцоў дадзенага адрэзка. Яшчэ іх прынята называць галактыкамі перасечаных спіраляў. Між іншым, фізічная прырода дадзенай перамычкі дагэтуль застаецца невядомай.

Акрамя таго, навукоўцам атрымалася выявіць яшчэ адзін від зорных навал. Яны характарызуюцца ядром, як і ў спіральных галактык, аднак рукавоў у іх няма. Наяўнасць ядра кажа пра моцны сціску, але ўсе астатнія параметры нагадваюць элліпсоідное сістэмы. Такія навалы атрымалі назву сачавіцападобнага. Навукоўцы мяркуюць, што гэтыя імглістасці ўтвараюцца ў выніку страты спіральнай галактыкі сваёй дыфузнай матэрыі.