Powstanie, ewolucja i właściwości galaktyk spiralnych

Galaktyki spiralne należą do najpiękniejszych i najobfitszych typy galaktyk w kosmosie. Kiedy artyści rysują galaktyki, spirale są tym, co najpierw wizualizują. Wynika to prawdopodobnie z faktu, że droga Mleczna jest spiralą; podobnie jak sąsiednia galaktyka Andromeda. Ich kształty są wynikiem długich działań ewolucji galaktycznej, które astronomowie wciąż próbują zrozumieć.

Galaktyki spiralne charakteryzują się ramionami zamiatającymi, które rozciągają się od środkowego regionu spiralnie. Są one podzielone na klasy w zależności od tego, jak mocno są uzwojone ręce, przy czym ciasno sklasyfikowane jako Sa, a te z najbardziej luźno zranionymi rękami jako Sd.

Niektóre galaktyki spiralne mają „pręt” przechodzący przez środek, którego rozciągają się ramiona spiralne. Są one klasyfikowane jako spirale z poprzeczką i są zgodne z tym samym modelem subklasyfikacji, co „normalne” galaktyki spiralne, z wyjątkiem symbolu desygnatory SBa - SBd. Nasza własna Droga Mleczna jest zakrzywioną spiralą, z grubym „grzbietem” gwiazd, a gaz i pył przechodzą przez środek rdzeń.

Niektóre galaktyki są sklasyfikowane jako S0. Są to galaktyki, dla których nie można stwierdzić, czy występuje „pasek”.

Wiele galaktyk spiralnych ma tak zwane wybrzuszenie galaktyczne. To sferoida pełna gwiazdy i zawiera w sobie Wielka czarna dziura która łączy resztę galaktyki.

Z boku spirale wyglądają jak płaskie dyski z centralnymi sferoidami. Widzimy wiele gwiazd i chmur gazu i pyłu. Jednak zawierają również coś innego: masywne aureole Ciemna materia. Ten tajemniczy „materiał” jest niewidoczny w żadnym eksperymencie, który miał na celu jego bezpośrednią obserwację. Ciemna materia odgrywa rolę w galaktykach, które również są wciąż określane.

Spiralne ramiona tych galaktyk są wypełnione mnóstwem gorących, młodych niebieskich gwiazd i jeszcze więcej gazu i pyłu (masowo). W rzeczywistości nasze Słońce jest swego rodzaju dziwactwem, biorąc pod uwagę rodzaj firmy, którą utrzymuje w tym regionie.

W środku wybrzuszenia galaktyk spiralnych z luźniejszymi ramionami spiralnymi (Sc i Sd) populacja gwiazd jest bardzo podobna do populacji w ramionach spiralnych, młodych gorących niebieskich gwiazdach, ale o znacznie większej gęstości.

W umowach galaktyki spiralne z mocniejszymi ramionami (Sa i Sb) zwykle mają głównie stare, chłodne, czerwone gwiazdy, które zawierają bardzo mało metalu.

I podczas gdy ogromna większość gwiazd w tych galaktykach znajduje się w płaszczyźnie ramion spiralnych lub wybrzuszeniu, wokół galaktyki istnieje aureola. Podczas gdy region ten jest zdominowany przez ciemną materię, istnieją również bardzo stare gwiazdy, zwykle o bardzo niskiej metaliczności, krążące wokół płaszczyzny galaktyki na wysoce eliptycznych orbitach.

Tworzenie się ramienia spiralnego w galaktykach jest głównie spowodowane grawitacyjnym działaniem materiału w galaktyce podczas przechodzenia fal. Oznacza to, że pule o większej gęstości zwalniają i tworzą „ramiona” podczas obracania się galaktyki. Gdy gaz i pył przechodzą przez te ramiona, są one ściskane w celu utworzenia nowych gwiazd, a ramiona dalej powiększają gęstość masy, wzmacniając efekt. Nowsze modele próbowały włączyć ciemną materię i inne właściwości tych galaktyk do bardziej złożonej teorii powstawania.

Inną charakterystyczną cechą galaktyk spiralnych jest obecność supermasywnych czarnych dziur w ich rdzeniach. Nie wiadomo, czy wszystkie galaktyki spiralne zawierają jeden z tych gigantów, ale istnieje góra pośrednich dowodów, że praktycznie wszystkie takie galaktyki zawierają je w obrębie wybrzuszenia.

To właśnie galaktyki spiralne po raz pierwszy zasugerowały możliwość istnienia ciemnej materii. Rotacja galaktyczna jest determinowana przez oddziaływania grawitacyjne mas obecnych w galaktyce. Jednak komputerowe symulacje galaktyk spiralnych wykazały, że prędkości obrotowe różnią się od obserwowanych.

Albo nasze rozumienie ogólnej teorii względności było wadliwe, albo obecne było inne źródło masy. Od teoria względności został przetestowany i zweryfikowany na praktycznie wszystkich skalach, które do tej pory były odporne na wyzwanie.

Zamiast tego naukowcy postulowali, że istnieje jak dotąd niewidoczna cząstka, która nie wchodzi w interakcje z siłą elektromagnetyczną - i większość prawdopodobnie nie jest to siła silna, a może nawet siła słaba (chociaż niektóre modele zawierają tę właściwość) - ale oddziałuje ona na siebie grawitacyjnie.

Uważa się, że galaktyki spiralne utrzymują aureolę ciemnej materii; sferyczna objętość ciemnej materii, która przenika cały region w galaktyce i wokół niej.

Ciemna materia nie została jeszcze wykryta bezpośrednio, ale istnieją pewne pośrednie dowody obserwacyjne na jej istnienie. W ciągu następnych kilku dekad nowe eksperymenty powinny rzucić światło na tę tajemnicę.

Edytowane i zaktualizowane przez Carolyn Collins Petersen.