גלקסיות ספירליות. החלל, היקום. גלקסיות היקום

ב -1845 גילה אסטרונום אנגלי, לורד רוס, סוג שלם של ערפיליות מסוג ספירלות. טבעם הוקם רק בתחילת המאה העשרים. מדענים הוכיחו כי ערפיליות אלה הן מערכות כוכבים ענקיות הדומות לגלקסיה שלנו, אך הן מוסרות ממנה במיליוני שנות אור רבות.

מידע כללי

גלקסיות ספירליות (התמונות המוצגות במאמר זה מדגימות את תכונות המבנה שלהן) מזכירים זוג צלחות מוערמות או עדשת biconvex. הם יכולים לזהות הן דיסק מסיבי כוכב הילה. החלק המרכזי, אשר מבחינה ויזואלית דומה נפיחות, נקרא בדרך כלל בליטה. פס כהה (interlayer אטום של בינוני כוכבי) אשר פועל לאורך הדיסק נקרא אבק בין כוכבי.

גלקסיות ספירליות מסומנות בדרך כלל על ידי האות S. בנוסף, הם בדרך כלל מחולקים לפי מידת המבנה. לשם כך, האותיות a, b או c מתווספות לתו הראשי. לפיכך, Sa מתאים לגלקסיה עם מבנה ספירלי קטן, אבל עם גרעין גדול. המעמד השלישי, סק, מתייחס לאובייקטים מנוגדים, עם ליבה חלשה וזרועות ספירליות חזקות. כמה מערכות כוכב בחלק המרכזי עשוי להיות מגשר, אשר נקרא בדרך כלל בר. במקרה זה, הסמל B נוסף על הכינוי, הגלקסיה שלנו שייכת לסוג ביניים, ללא מגשר.

כיצד נבנו מבני הדיסק הספירלי?

טפסים שטוחים בצורת דיסק מוסברים על ידי סיבוב של אשכולות כוכבים. קיימת היפותזה שבתהליך היווצרות הגלקסיות, הכוח הצנטריפוגלי מונע דחיסה של הענן הפרוטוגלקטי כביכול בכיוון הניצב לציר הסיבוב. אנחנו צריכים גם לדעת כי אופי התנועה של גזים וכוכבים בתוך ערפיליות אינו זהה: אשכולות מפוזרים לסובב מהר יותר מאשר כוכבים ישנים. לדוגמה, אם מהירות סיבוב האופייני של הגז הוא 150-500 קמ"ש, אז כוכב ההילה תמיד ינוע לאט יותר. בליטה, המורכבת של אובייקטים כאלה, תהיה מהירות של שלוש פעמים נמוך יותר מאשר דיסקים.

כוכב גז

מיליארדי מערכות כוכביות הנעות במסלולם בתוך גלקסיות יכולות להיחשב כאוסף של חלקיקים היוצרים מעין גז כוכבים. ומה הכי מעניין, המאפיינים שלה קרובים מאוד גז רגיל. ניתן ליישם מושגים כאלה, כמו "ריכוז של חלקיקים", "צפיפות", "לחץ", "טמפרטורה". האנלוגי של הפרמטר האחרון כאן הוא האנרגיה הממוצעת של תנועת "הכאוטי" של הכוכבים. בדיסקים מסתובבים שנוצרו על ידי גז כוכבים, גלים של סוג הספירלה של דחיסה דחיסה דחיסה, אשר קרובים גלי קול, יכול להתפשט. הם מסוגלים לרוץ סביב גלקסיה עם מהירות זוויתית קבועה במשך כמה מאות מיליוני שנים. הם אחראים להיווצרות זרועות ספירליות. כרגע, כאשר הגז הוא דחוס, תהליך היווצרות של עננים קרים מתחיל, מה שמוביל ליצירת כוכבים פעיל.

זה מעניין.

בהילה ובמערכות אליפטי, הגז הוא דינמי, כלומר, חם. לפיכך, תנועה של כוכבים בגלקסיה מסוג זה יש אופי כאוטי. כתוצאה מכך, ההבדל הממוצע בין המהירויות שלהם עבור עצמים קרובים מרחבית הוא כמה מאות קילומטרים לשנייה (פיזור המהירות). עבור גזים כוכבים, פיזור המהירות הוא בדרך כלל 10-50 ק"מ / s, בהתאמה, שלהם "תואר" הוא קר במידה ניכרת. הוא האמין כי הסיבה להבדלים אלה טמונה בזמנים הרחוקים האלה (לפני יותר מעשרה מיליארד שנים), כאשר הגלקסיות של היקום רק החלו להתהוות. הראשון מהם יצרו רכיבים כדוריים.

גלי ספירל הם גלים צפיפות לרוץ לאורך דיסק מסתובב. כתוצאה מכך, כל הכוכבים של גלקסיה מסוג זה נאלצים מכן לתוך הענפים שלהם, ואז הם יוצאים. המקום היחיד שבו מהירות הזרועות הספירליות והכוכבים חופפת את המעגל שנקרא. אגב, זה במקום הזה הוא השמש. עבור הכוכב שלנו, הנסיבות האלה טובות מאוד: כדור הארץ קיים במקום שקט יחסית של הגלקסיה, וכתוצאה מכך, במשך מיליארדי שנים רבות הוא אינו חווה אפקט מיוחד של cataclysms בקנה מידה גלקטי.

תכונות של גלקסיות ספירליות

שלא כמו תצורות אליפטי, כל גלקסיה ספירלית (דוגמאות ניתן לראות על התמונות המוצגות במאמר) יש צבע ייחודי משלו. אם הסוג הראשון קשור בשלווה, סטציונריות, יציבות, הסוג השני הוא דינמיקה, מערבולות וסיבובים. אולי בגלל זה אסטרונומים אומרים כי היקום (היקום) הוא "אלים". המבנה של גלקסיה מסוג ספירלה כולל ליבה מרכזית ממנה שרוולים יפים (ענפים) לצאת. הם מחוץ לקבוצת הכוכבים בהדרגה לאבד קווי המתאר. המראה הזה לא יכול להיות קשור לתנועה חזקה, נמרצת. גלקסיות ספירליות מאופיינות בצורות שונות, וכן בציורים של ענפיהן.

איך הם מסווגים גלקסיות

למרות גיוון כזה, המדענים הצליחו לסווג את כל הגלקסיות הספירליות הידועות. כפרמטר העיקרי, הם החליטו להשתמש במידת ההתפתחות של השרוולים וגודל הליבה שלהם, ורמת הסחיטה, ללא צורך, נסוגה אל הרקע.

Sa

אדווין פ'האבל הביא אל הכיתה את אותן גלקסיות ספירליות שיש להן ענפים לא מפותחים. לאשכולות כאלה יש תמיד גרעין גדול. לעתים קרובות מרכז הגלקסיה של המעמד הזה הוא חצי בגודל של האשכול כולו. אובייקטים אלה מאופיינים על ידי פחות ביטוי. הם יכולים אפילו להיות לעומת אשכולות כוכב אליפטי . לרוב, לגלקסיות הספירליות של היקום שתי זרועות. הם ממוקמים בקצוות מנוגדים של הגרעין. הענפים מפותחים באופן סימטרי, באופן דומה. כאשר אתם מתרחקים מהמרכז, בהירות הענפים פוחתת, ובמרחק מסוים הם חדלים להיות גלויים כלל, הולכים לאיבוד באזורי הפריפריה של האשכול. עם זאת, ישנם חפצים שאין להם שני, אבל יותר שרוולים. נכון, מבנה כזה של הגלקסיה הוא נדיר למדי. נדירות עוד יותר הן ערפיליות א-סימטריות, כאשר ענף אחד מפותח יותר מהשני.

Sb ו Sc

לפי תת-הקטגוריה של סי-בי-סי, לפי סיווגו של אדווין פ. האבל, יש שרוולים מפותחים הרבה יותר, אבל אין להם ענפים עשירים. הגרעין הוא קטן בהרבה מזה של המין הראשון. הסוג השלישי (SC) של אשכולות כוכבים ספירליים כולל אובייקטים עם ענפים מפותחים מאוד, אך המרכז שלהם הוא קטן יחסית.

האם לידה מחדש אפשרית?

מדענים קבעו כי המבנה של הספירלה הוא תוצאה של תנועה בלתי יציבה של כוכבים, אשר נובעת עקב דחיסה חזקה. בנוסף, יש לציין כי בשרוולים, ככלל, ענקים חמים מרוכזים, ויש גם לצבור את ההמונים העיקריים של אבק חומר בין כוכבי מפוזר גז בין כוכבי. תופעה זו יכולה להיחשב גם מאידך גיסא. אין ספק כי צביר כוכבים דחוס מאוד במהלך האבולוציה שלו כבר לא יכול לאבד את מידת ההתכווצות שלו. מכאן שגם המעבר ההפוך הוא בלתי אפשרי. כתוצאה מכך, אנו מגיעים למסקנה שגלקסיות אליפטיות אינן יכולות להפוך לגלקסיה ספירלית, ולהיפך, משום שהקוסמוס (היקום) מסודר בדרך זו. במילים אחרות, אשכולות הכוכבים של שני סוגים אלה אינם שני שלבים שונים של התפתחות אבולוציונית אחת, אלא מערכות שונות למדי. כל סוג כזה הוא דוגמה להתנגדות נתיבים אבולוציוניים הנגרמים על ידי יחס דחיסה שונה. וזה מאפיין, בתורו, תלוי בהבדל סיבוב של הגלקסיות. לדוגמה, אם במהלך היווצרותו, מערכת הכוכבים מקבלת כמות מספקת של סיבוב, היא תוכל לקחת צורה דחוסה, והיא תפתח זרועות ספירליות. אם דרגת הסיבוב אינה מספיקה, הגלקסיה תהיה פחות דחוסה, והענפים לא ייווצרו - היא תהיה צורה אליפטית קלאסית.

מה הם ההבדלים

ישנם הבדלים אחרים בין מערכות סגלגל אליפטי ו כוכבית. לכן, הסוג הראשון של גלקסיה, שיש רמה נמוכה של דחיסה, מאופיין כמות קטנה (או היעדר מוחלט) של חומר מפוזר. יחד עם זאת, אשכולות ספירליים בעלי רמת דחיסה גבוהה מכילים גם חלקיקי גז ואבק. זה ההבדל מדענים להסביר כדלקמן. אבק וחלקיקי גז מתנגשים מדי פעם עם תנועתם. תהליך זה אינו גמיש. לאחר ההתנגשות, החלקיקים מאבדים חלק מהאנרגיה שלהם, וכתוצאה מכך, להסתפק בהדרגה באותם מקומות של מערכת הכוכבים, שבו יש את האנרגיה הפוטנציאלית הקטנה ביותר .

מערכות דחוסות

אם התהליך המתואר לעיל מתרחש במערכת כוכב דחוסה מאוד, החומר המפוזר חייב להסתפק במישור הראשי של הגלקסיה, כי כאן רמת האנרגיה הפוטנציאלית היא הנמוכה ביותר. זה המקום שבו גז ואבק חלקיקים נאספים. עוד חומר מפוזר מתחיל את תנועתו במישור הראשי של אשכול הכוכבים. החלקיקים נעים כמעט במקביל במסלולים מעגליים. כתוצאה מהתנגשות כאן הם נדירים למדי. אם הם מתרחשים, הפסדי האנרגיה אינם משמעותיים. מכאן שהחומר אינו עובר למרכז הגלקסיה, שבה האנרגיה הפוטנציאלית היא ברמה נמוכה עוד יותר.

מערכות דחוסות בצורה חלשה

עכשיו שקול איך מתנהגת הגלקסיה האליפסואידית. מערכת כוכבים מסוג זה מאופיינת על ידי התפתחות שונה לחלוטין של תהליך זה. כאן המטוס העיקרי הוא בכלל לא אזור בולט מאוד עם רמה נמוכה של אנרגיה פוטנציאלית. ירידה חזקה בפרמטר זה מתרחשת רק בכיוון המרכזי של אשכול הכוכבים. וזה אומר כי אבק בין כוכבי וגז ימשכו למרכז הגלקסיה. כתוצאה מכך, צפיפות החומר מפוזר כאן יהיה גבוה מאוד, הרבה יותר מאשר עם פיזור המטוס במערכת ספירלית. החלקיקים של אבק וגז שנאספו במרכז האשכול תחת הפעולה של כוח המשיכה יתחילו להתכווץ, ובכך ליצור אזור קטן של חומר צפוף. מדענים טוענים כי כוכבים חדשים מתחילים להיווצר בעניין זה. חשוב כאן עוד - ענן קטן של גז ואבק במידותיו, הנמצא בגרעין של גלקסיה דחוסה חלשה, אינו מאפשר לעצמו להתגלות במהלך התצפית.

בשלבים ביניים

שקלנו שני סוגים עיקריים של אשכולות כוכבים - עם חלש ועם רמת דחיסה חזקה. עם זאת, ישנם שלבי ביניים כאשר דחיסה של המערכת הוא בין פרמטרים אלה. בגלקסיות כאלה, מאפיין זה אינו חזק מספיק עבור חומר מפוזר לאסוף את כל המטוס הבסיסי של האשכול. יחד עם זאת, הוא אינו חלש מספיק, כך חלקיקים של גז ואבק להתרכז באזור הגרעין. בגלקסיות כאלה, חומר מפוזר נאסף לתוך מטוס קטן, אשר אוספת סביב הליבה של אשכול הכוכבים.

גלקסיות עם משקופים

סוג נוסף של גלקסיות ספירליות ידוע - זהו צביר כוכבים עם גשר. הייחודיות שלה היא כדלקמן. אם במקרה של מערכת ספירלית רגילה, השרוולים יוצאים ישירות מהגרעין דמוי הדיסק, ואז בסוג זה ממוקם במרכז המגשר הישר. והענפים של אשכול כזה מתחילים מקצות חלק מסוים. הם נקראים גם גלקסיות של ספירלות חצויות. אגב, האופי הפיזי של מגשר זה עדיין לא ידוע.

בנוסף, מדענים הצליחו לגלות סוג אחר של אשכולות כוכבים. הם מאופיינים בגרעין, כמו בגלקסיות ספירליות, אבל אין להם שרוולים. נוכחות הליבה מצביעה על דחיסה חזקה, אבל כל שאר הפרמטרים דומים למערכות אליפסואליות. אשכולות כאלה נקראים עדשה. מדענים מראים כי ערפיליות אלה נוצרות כתוצאה מאובדן גלקסיה ספירלית של החומר המפוזר שלה.