W 1845 roku przez angielskiego astronoma Lorda Rossodkryto całą klasę mgławic spiralnych. Ich charakter utrwalił się dopiero na początku XX wieku. Naukowcy udowodnili, że te mgławice są ogromnymi układami gwiezdnymi, podobnymi do naszej Galaktyki, ale są od niej oddalone o wiele milionów lat świetlnych.
Galaktyki spiralne (zdjęcia pokazane na tymartykułu, demonstrują cechy ich budowy) swoim wyglądem przypominają parę ułożonych razem płytek lub dwuwypukłą soczewkę. Zawierają zarówno masywny dysk gwiezdny, jak i halo. Część środkowa, która wizualnie przypomina wybrzuszenie, nazywana jest zwykle wybrzuszeniem. A ciemny pasek (nieprzezroczysta warstwa ośrodka międzygwiazdowego) biegnący wzdłuż dysku nazywany jest pyłem międzygwiazdowym.
Galaktyki spiralne są zwykle oznaczane literą S.Ponadto zwyczajowo dzieli się je według stopnia ich struktury. Aby to zrobić, dodaj litery a, b lub c do głównego bohatera. Tak więc Sa odpowiada galaktyce o słabo rozwiniętej strukturze spiralnej, ale z dużym jądrem. Trzecia klasa - Sc - odnosi się do obiektów przeciwstawnych, o słabym rdzeniu i potężnych gałęziach spiralnych. Niektóre systemy gwiaździste w centralnej części mogą mieć belkę, która jest powszechnie nazywana belką. W tym przypadku do oznaczenia dodawany jest symbol B. Nasza Galaxy należy do typu pośredniego, bez zworki.
Płaskie kształty przypominające dysk wyjaśnione przez obrótgromady gwiazd. Istnieje hipoteza, że w procesie powstawania galaktyk siła odśrodkowa zapobiega kompresji tzw. obłoku protogalaktycznego w kierunku prostopadłym do osi obrotu. Powinieneś także mieć świadomość, że natura ruchu gazów i gwiazd wewnątrz mgławic nie jest taka sama: rozproszone gromady obracają się szybciej niż stare gwiazdy. Na przykład, jeśli charakterystyczna prędkość obrotu gazu wynosi 150-500 km/s, to gwiazda halo zawsze będzie się poruszać wolniej. Wybrzuszenia wykonane z takich obiektów będą miały trzykrotnie mniejszą prędkość niż dyski.
Miliardy systemów gwiezdnych poruszają się samodzielnieorbity w galaktykach można postrzegać jako zbiór cząstek, które tworzą rodzaj gazu gwiezdnego. A co najciekawsze, jego właściwości są bardzo zbliżone do zwykłego gazu. Można go zastosować do takich pojęć jak „stężenie cząstek”, „gęstość”, „ciśnienie”, „temperatura”. Analogiem ostatniego parametru jest tutaj uśredniona energia „chaotycznego” ruchu gwiazd. W wirujących dyskach utworzonych przez gaz gwiezdny mogą się rozchodzić fale typu spiralnego o gęstości rozrzedzenia i kompresji, zbliżone do fal dźwiękowych. Są w stanie okrążać galaktykę ze stałą prędkością kątową przez kilkaset milionów lat. Odpowiadają za tworzenie się spiralnych gałęzi. W momencie sprężania gazu rozpoczyna się proces formowania zimnych obłoków, co prowadzi do aktywnego formowania się gwiazd.
W halo i w układach eliptycznych gaz jestdynamiczny, czyli gorący. W związku z tym ruch gwiazd w tego typu galaktyce jest chaotyczny. W rezultacie średnia różnica między ich prędkościami dla obiektów bliskich przestrzennie wynosi kilkaset kilometrów na sekundę (dyspersja prędkości). W przypadku gazów gwiezdnych dyspersja prędkości wynosi zwykle 10-50 km / s, odpowiednio ich „stopień” jest zauważalnie zimny. Uważa się, że przyczyną tej różnicy są te odległe czasy (ponad dziesięć miliardów lat temu), kiedy galaktyki Wszechświata dopiero zaczynały się formować. Jako pierwsze uformowały się elementy kuliste.
Fale spiralne to fale gęstości,które działają na obracającym się dysku. W rezultacie wszystkie gwiazdy tego typu galaktyki są w jakiś sposób wypychane na swoje gałęzie, a następnie stamtąd wychodzą. Jedynym miejscem, w którym prędkości ramion spiralnych i gwiazd pokrywają się, jest tzw. koło koronacyjne. Nawiasem mówiąc, jest to dokładnie miejsce, w którym znajduje się Słońce. Dla naszej planety ta okoliczność jest bardzo korzystna: Ziemia znajduje się w stosunkowo cichym miejscu w galaktyce, w wyniku czego przez wiele miliardów lat nie doświadcza żadnego szczególnego wpływu kataklizmów na skalę galaktyczną.
W przeciwieństwie do formacji eliptycznych, każdygalaktyka spiralna (przykłady można zobaczyć na zdjęciu przedstawionym w artykule) ma swój niepowtarzalny smak. Jeśli pierwszy typ kojarzy się ze spokojem, stacjonarnością, stabilnością, to drugi typ to dynamika, wiry, rotacje. Może właśnie dlatego astronomowie mówią, że kosmos (wszechświat) jest „szalony”. Struktura galaktyki spiralnej obejmuje centralny rdzeń, z którego wyłaniają się piękne ramiona (gałęzie). Stopniowo tracą kontury poza swoją gromadą gwiazd. Takie pojawienie się nie może nie kojarzyć się z potężnym, żywiołowym ruchem. Galaktyki spiralne charakteryzują się różnorodnością kształtów i wzorów ich gałęzi.
Pomimo tej różnorodności naukowcy byli w stanie:klasyfikuj wszystkie znane galaktyki spiralne. Jako główny parametr postanowiono wykorzystać stopień rozwinięcia ramion i wielkość ich rdzenia, a poziom kompresji, jako niepotrzebny, schodził na dalszy plan.
Edwin P.Hubble przypisał do klasy Sa te galaktyki spiralne, które mają słabo rozwinięte gałęzie. Takie gromady zawsze mają duże jądra. Często centrum galaktyki tej klasy jest o połowę mniejsze od całej gromady. Obiekty te charakteryzują się najmniejszą wyrazistością. Można je nawet porównać do eliptycznych gromad gwiazd. Najczęściej galaktyki spiralne we Wszechświecie mają dwa ramiona. Znajdują się na przeciwległych krawędziach jądra. Gałęzie są rozkręcane symetrycznie, podobnie. W miarę oddalania się od centrum jasność gałęzi maleje, a w pewnej odległości w ogóle przestają być widoczne, giną w peryferyjnych obszarach gromady. Istnieją jednak obiekty, które mają więcej niż dwa ramiona. To prawda, że taka struktura galaktyki jest dość rzadka. Jeszcze rzadziej spotyka się mgławice asymetryczne, gdy jedna gałąź jest bardziej rozwinięta niż druga.
Podklasa Sb według klasyfikacji Edwina P.Hubble ma wyraźnie bardziej rozwinięte ramiona, ale nie mają one bogatych rozgałęzień. Jądra są zauważalnie mniejsze niż u pierwszego gatunku. Trzecia podklasa (Sc) spiralnych gromad gwiazd obejmuje obiekty z wysoko rozwiniętymi gałęziami, ale ich środek jest stosunkowo mały.
Naukowcy odkryli, że struktura spirali jestwynik niestabilnego ruchu gwiazd powstającego w wyniku silnej kompresji. Ponadto należy zauważyć, że z reguły gorące olbrzymy koncentrują się w ramionach i gromadzą się tam główne masy materii rozproszonej - pył międzygwiazdowy i gaz międzygwiazdowy. Zjawisko to można oglądać z drugiej strony. Nie ma wątpliwości, że silnie skompresowana gromada gwiazd w trakcie swojej ewolucji nie będzie już w stanie utracić swojego stopnia zagęszczenia. Oznacza to, że przejście odwrotne również jest niemożliwe. W rezultacie dochodzimy do wniosku, że galaktyki eliptyczne nie mogą zamienić się w spiralę i odwrotnie, ponieważ tak działa kosmos (Wszechświat). Innymi słowy, te dwa rodzaje gromad gwiazd nie są dwoma różnymi etapami jednego rozwoju ewolucyjnego, ale zupełnie różnymi systemami. Każdy z tych typów jest przykładem przeciwnych ścieżek ewolucyjnych ze względu na różne współczynniki kompresji. A ta cecha z kolei zależy od różnicy w rotacji galaktyk. Na przykład, jeśli układ gwiezdny otrzyma wystarczającą rotację podczas formowania, może przyjąć skompresowany kształt i rozwinie ramiona spiralne. Jeśli stopień rotacji będzie niewystarczający, to galaktyka będzie mniej skompresowana, a jej gałęzie nie uformują się – będzie to klasyczny kształt eliptyczny.
Między gwiazdą eliptyczną a spiralnąsystemy, istnieją inne różnice. Tak więc pierwszy typ galaktyki o niskim stopniu kompresji charakteryzuje się niewielką ilością (lub całkowitym brakiem) materii rozproszonej. Jednocześnie skupiska spiralne o wysokim stopniu kompresji zawierają zarówno cząstki gazu, jak i pyłu. Naukowcy wyjaśniają tę różnicę w następujący sposób. Podczas ruchu okresowo zderzają się cząsteczki pyłu i gazu. Ten proces jest nieelastyczny. Po zderzeniu cząstki tracą część swojej energii, w wyniku czego stopniowo osadzają się w tych miejscach układu gwiazdowego, gdzie energia potencjalna jest najmniejsza.
Jeśli proces opisany powyżej zachodzi w silnymskompresowany układ gwiazd, wówczas materia rozproszona powinna osiąść na głównej płaszczyźnie galaktyki, bo to tutaj poziom energii potencjalnej jest najmniejszy. Gromadzą się tu również cząsteczki gazu i pyłu. Co więcej, rozproszona materia zaczyna poruszać się w głównej płaszczyźnie gromady gwiazd. Cząstki poruszają się prawie równolegle po orbitach kołowych. W rezultacie kolizje są tu dość rzadkie. Jeśli wystąpią, to straty energii są nieznaczne. Wynika z tego, że materia nie przemieszcza się dalej do centrum galaktyki, gdzie energia potencjalna ma jeszcze niższy poziom.
Teraz zastanów się, jak elipsoidalnygalaktyka. Układ gwiezdny tego typu wyróżnia się zupełnie innym rozwojem tego procesu. Tutaj główna płaszczyzna wcale nie jest wyraźnym regionem o niskim poziomie energii potencjalnej. Silny spadek tego parametru występuje tylko w centralnym kierunku gromady gwiazd. Oznacza to, że międzygwiazdowy pył i gaz będą przyciągane do centrum galaktyki. W konsekwencji gęstość materii rozproszonej będzie tutaj bardzo duża, znacznie większa niż w przypadku rozpraszania płaskiego w układzie spiralnym. Cząstki pyłu i gazu zebrane w centrum akumulacji zaczną się kurczyć pod działaniem siły grawitacji, tworząc w ten sposób niewielką strefę gęstej materii. Naukowcy sugerują, że w przyszłości z tej materii zaczną powstawać nowe gwiazdy. Ważne jest tu coś jeszcze – niewielkich rozmiarów obłok gazu i pyłu, znajdujący się w jądrze słabo skompresowanej galaktyki, nie daje się wykryć podczas obserwacji.
Rozważyliśmy dwa główne typy gwiezdnychklastry - o słabej i silnej kompresji. Istnieją jednak również etapy pośrednie, w których kompresja systemu znajduje się pomiędzy tymi parametrami. W takich galaktykach ta cecha nie jest wystarczająco silna, aby rozproszona materia gromadziła się wzdłuż całej głównej płaszczyzny gromady. Jednocześnie nie jest wystarczająco słaby, aby cząsteczki gazu i pyłu koncentrowały się w obszarze jądra. W takich galaktykach rozproszona materia zbiera się w małą płaszczyznę, która gromadzi się wokół jądra gromady gwiazd.
Znany jest inny podtyp galaktyk spiralnych -jest to gromada gwiazd z poprzeczką. Jego osobliwość jest następująca. Jeżeli w konwencjonalnym układzie spiralnym ramiona wychodzą bezpośrednio z rdzenia w kształcie dysku, to w tym typie środek znajduje się pośrodku mostka prostego. A gałęzie takiego klastra zaczynają się od końców tego segmentu. Są również nazywane skrzyżowanymi galaktykami spiralnymi. Nawiasem mówiąc, fizyczna natura tego mostu jest wciąż nieznana.
Ponadto naukowcom udało się znaleźć innywidok gromad gwiazd. Mają jądro, jak galaktyki spiralne, ale nie mają ramion. Obecność rdzenia wskazuje na silną kompresję, ale wszystkie inne parametry przypominają układy elipsoidalne. Takie skupiska nazywane są soczewkowatymi. Naukowcy sugerują, że te mgławice powstają w wyniku utraty rozproszonej materii przez galaktykę spiralną.
