Галактика — определение, видове, структура и място във Вселената

Галактиката е обширна система, съставена от много звезди, междузвездна материя (газ и прах), компактни обекти (планети, неутронни звезди, бели джуджета), магнитни полета, космически лъчи и значителна част от масата под формата на тъмна материя. Названието "галактика" произлиза от гръцката дума galaxia, която означава млечна — препратка към нашата собствена галактика, Млечния път.

Гравитация и динамика

Гравитацията е основната сила, която държи галактиките заедно и определя движенията на техните компоненти. В големи мащаби разширението на Вселената разгъва пространството между отделните групи и купове от галактики, но не разрушава вътрешната структура на самите галактики — гравитацията им е достатъчно силна, за да ги свърже. По същия начин гравитацията обединява и системи от галактики, като например нашата Местна група. Всяко тяло в галактиката се движи около общия център намасата, което оформя орбиталните движения на звездите и газа.

Компоненти и маса

• Звезди: От младите, ярки, масивни звезди до стари, червени джуджета. Звездното население определя външния вид и цвета на галактиката.
• Газ и прах: Междузвездният газ (главно водород и хелий) е суровината за формиране на нови звезди.
• Тъмна материя: Невидима форма на материя, чиято присъствие се предполага от гравитационните ефекти (например плоските въртящи криви), и която обикновено превъзхожда по маса видимата материя в галактическите халота.
• Супермасивни черни дупки: Повечето големи галактики съдържат в центъра си супермасивна черна дупка (например в Млечния път е обектът Стрелец A* с маса от порядъка на милиони слънчеви маси), която влияе на динамиката и еволюцията на централните региони.

Типове галактики

Астрономите разграничават няколко основни морфологични типа:

• Елиптични — овалообразни, често съставени предимно от стари звезди, с малко междузвезден газ и ниска скорост на формиране на нови звезди.
• Спирални — имат диск с ясно изразени спирални ръкави, в които се раждат нови звезди; пример е нашият Млечния път.
• Лещовидни (лентикулярни) — междинен тип между елиптичните и спиралните: дискова структура без видими спирални ръкави и с ограничено количество газ.
• Неправилни — галактики без ясно установена симетрия или форма, често резултат от гравитационни взаимодействия или звездообразувателни изблици.

Тези типове са част от по-широката Хъбълска морфологична последователност, но действителната еволюция на галактиките е сложен процес, включващ сливания, газови приливи и взаимодействия.

Размери и бройности

Галактиките варират значително по размер и маса: от малки джуджета със стотици милиони звезди до гигантски елиптични, съдържащи >10¹² звезди. Нашият Млечния път съдържа приблизително 100–400 милиарда звезди и има радиус от порядъка на 50–70 хиляди светлинни години (≈15–20 килопарсека) до видимия диск, а халото му и тъмноматериалният му компонент се простират по-далече.

Всички галактики са част от по-големи структури: двойки, групи (като Местната група), купове и суперкупове, които са свързани в космическия web от нишки и празнини.

Роля в Космоса и във Вселената

Галактиките са основните „сградни елементи“ на видимата Вселена — в тях се формират и умират звездите, произвеждат се тежките елементи и се образуват планетните системи. Чрез наблюдения на галактиките астрономите изучават космологията, тъмната материя и тъмната енергия, историята на формирането на структурата във Вселената и процесите на звездообразуване.

Формиране и еволюция

Съвременният модел на формиране на галактиките предполага йерархична структура — малки обекти се слепват, за да образуват по-големи. Сливанията и взаимодействията могат драстично да променят морфологията и нивото на звездообразуване. Наблюденията в различни дължини на вълните (оптичен, инфрачервен, радио, рентген) дават информация за различните компоненти и етапи от развитието на галактиките.

Колко галактики има?

Наблюдаемата Вселена съдържа огромен брой галактики — съвременни оценки посочват повече от два трилиона (≈2×10¹²) галактики и общо от порядъка на 10²⁴ звезди — число, което превъзхожда броя на песъчинките по повърхността на планетата Земя).

Наблюдение и значение

Изследването на галактиките се извършва чрез многовълнови наблюдения и симулации. Плоските въртящи криви на спиралните галактики, корелациите между масата на централната черна дупка и свойствата на галактиката, както и разпределението на галактиките в големи структури, всички тези факти помагат да се изясни ролята на тъмната материя, процесите на растеж и взаимодействия в космоса.

Кратко обобщение: Галактиките са огромни, сложни системи, съставляващи видимото съдържание на Вселената. Те се различават по форма, размер и еволюционно състояние, взаимодействат помежду си чрез гравитация и са ключови за разбирането на космическата история и структура.

Описание

Съществуват галактики с различни размери. Типичните галактики варират от джуджета с едва десет милиона (10 ⁷) звезди до гиганти със сто трилиона (10 ¹⁴) звезди, които обикалят около масовия център на галактиката. Галактиките могат да съдържат множество многозвездни системи, звездни купове и различни междузвездни облаци. Слънцето е една от звездите в галактиката Млечен път; Слънчевата система включва Земята и всички други обекти, които обикалят около Слънцето.

Звездните купове не са галактики, те са вътре в галактиките. Кълбовидните купове са звездни купове със сферична форма, които са част от външния ореол на Млечния път. Един от най-големите (и най-стари) известни звездни купове, Месие 15, има няколко милиона звезди, плътно свързани една до друга, с черна дупка в центъра. Звездите са твърде плътно подредени, за да може да се направи точно преброяване, но със сигурност има повече звезди от някои по-малки галактики.

В рамките на галактическите купове галактиките се движат спрямо други галактики. Те могат да се сблъскват и се сблъскват. Когато това се случи, звездите обикновено се разминават една с друга, но газовите облаци и прахът си взаимодействат и могат да образуват взрив от нови звезди. Гравитацията придърпва двете галактики в малко по-нови форми, образувайки пръстени, пръстени или структури, подобни на опашки.

Много галактики продължават да формират нови поколения звезди. Млечният път и всички подобни на него спираловидни галактики (вж. изображението на NGC 2997 вдясно) произвеждат нови звезди със скорост една или две звезди годишно. Това звездообразуване се извършва в огромните междузвездни облаци, които представляват около 1 % до 10 % от масата на тези галактики. Кълбовидните звездни купове, от друга страна, в момента не образуват звезди, тъй като тази дейност се е случила преди милиарди години и след това е спряла, след като всички газови и прахови облаци са били изчерпани.

В астрономическата литература думата "Галактика" с главна буква Ж се използва за нашата галактика, Млечния път. Милиардите други галактики се пишат като "галактика" с малка буква Ж. Терминът "Млечен път" се появява за първи път в английския език в стихотворение на Чосър.

"Вижте там, ето, галактиката, която
хората разцепват в Млечния свят,
защото е ударена".

Когато Уилям Хершел пише своя каталог на обектите на дълбокото небе, той използва името спирална мъглявина за обекти като галактиката Андромеда. 200 години по-късно астрономите откриват, че те са изградени от звезди, както Млечният път, така че терминът "мъглявина" вече се използва само за дифузни структури в галактиката.

NGC 2997, спирална галактика в съзвездието Антила, произвежда нови звезди със скорост 1 или 2 звезди годишно.

Видове

Съществуват два основни вида галактики - спирални и елиптични галактики. Те се класифицират според последователността на Хъбъл.

Спирална галактика

Спирална галактика е галактика със спирална форма. Повечето галактики във Вселената, наблюдавани от астрономите, са спирални (около 77%).

Те са разделени на две :

• Баредова спирална галактика (класифицирана като "SB")
• Несвързана спирална галактика (класифицирана като "SA")

NGC 1300 и NGC 1672 са примери за спирални галактики с решетка. Галактиките Whirlpool и Messier 81 са примери за нерезки спирални галактики.

Характерните особености на спиралната галактика са дисковидното въртене, спиралните ръкави и издутината в галактичното ядро. Спиралните ръкави са мястото, където се раждат нови горещи звезди. В "издутината" в галактическото ядро има стари звезди. Тази характеристика е обща за повечето спирални галактики.

Елиптична галактика

Елиптична галактика е галактика с форма на елипсоид (3D от елипса). Този тип галактики преобладават във Вселената, особено в галактичните купове. Формата им варира от кръг, елипса и пура. В последователността на Хъбъл тази форма може да се представи като клас :

• E0 (кръгова форма)
• E53 (елипсовидна форма)
• E7 (с форма на пура)

Елиптичната галактика може да има голям диапазон. Гигантските елиптични галактики могат да бъдат с големина над 1 милион светлинни години, а най-малките (известни като "елиптични галактики джуджета") са с големина под една десета от Млечния път Размерът на елиптичната галактика може да се измери като ефективен радиус, който определя областта, от която идва половината от нейната светлина. Масата на елиптичната галактика също е голяма. Една гигантска елиптична галактика може да има маса от 10¹³(много трилиони) слънчеви маси.

Други видове галактики

Лещовидната галактика е галактика, която се вижда във формата на диск. Определянето на формата на лещовидната галактика е трудно, тъй като формата може да бъде между спирална и елиптична галактика. Формата може да се познае, като се разгледа изпъкналостта на галактичния център. Ако изпъкналостта е много ярка, това е спирална галактика

Последователност на Хъбъл


NGC 1300 е спирална галактика с решетка


ESO 325-G004 е елиптична галактика


Лещовидна галактика NGC 5308

Въпроси и отговори

В: Какво е галактика?

В: Откъде идва думата "галактика"?

В: Как галактиките се държат заедно?

В: Какви видове галактики съществуват?

В: Колко звезди има в приблизително 1х1024 галактики?

Търсене по буква