Спирална галактика: какво представлява, структура и видове

Спиралната галактика е вид галактика, която наподобява плосък, въртящ се диск с ясно изразено изпъкналост в центъра. Този тип системи съдържат звезди в различни възрасти, междузвездна материя (газ и прах), тъмна материя във вида на обширен хало и обикновено една или повече свръхмасивни черни дупки в ядрото. Спиралните галактики често показват активно образуване на звезди поради наличието на гъсти молекулярни облаци в рамената и диска.

Дълго време голяма част от галактиките са наричани "мъглявини". Типът "спирална мъглявина" е формулиран и класифициран още от Едуин Хъбъл в неговата работа "Царството на мъглявините" (1936 г.), а по-късно характеристиките и подтиповете са развити и дообяснени чрез наблюдения в различни дължини на вълните.

Структура на спиралните галактики

• Ядро (баг): централен, сфероидален компонент — „изпъкналостта“. Съдържа по-стари звезди и често свръхмасивна черна дупка. Ядрото може да бъде компактно и звездо-плътно (класически бабъл) или да се простира като псевдобул (свързано със секуларна еволюция).
• Диск: плосък компонент, в който лежат спиралните рамена, прахови и газови облаци, млади звезди и асоциации от HII региони.
• Спирални рамена: зони с по-висока концентрация на газ и звезди. Те могат да се формират чрез плътностни вълни (теорията за density waves) или чрез локално, самоподдържащо се образуване на звезди (особено при флокулентните галактики).
• Бар (при барелефни спирали): линейна структура през ядрото, която пренася газ към центъра, подпомага образуването на звезди и може да нахрани централната черна дупка.
• Хало: слабо светещ сферичен компонент от стари звезди, глобуларни купове и доминираща тъмна материя, която определя динамиката и въртящите се криви на галактиката.

Класификация и видове

Класическият начин за категоризация е по Хъбъл (т.нар. "вилица на Хъбъл"), според плътността на диска, размера на булето и вида на рамената. Основните групи са:

• Нормални спирални галактики (S): подразделени като Sa, Sb, Sc (и понякога Sd) — от стегнати, с голям бул и тесни рамена (Sa) до по-развити, „разклонени“ дискове с по-малки булове (Sc).
• Барелефни спирални галактики (SB): съответно SBa, SBb, SBc — с ясно изразена бар структура.
• Голяма схема (grand-design): имат два симетрични, ясно видими спирални рамена.
• Многораменни: показват множество, по-неравномерни рамена.
• Флокулентни: „вълнещи“ и слабо организирани рамена, при които е трудно да се види ясно оформена спирална структура.

Процеси и еволюция

Спиралните галактики образуват звезди активно в рамената си — млади, масивни звезди осветяват HII региони и правят рамената по-ярки в оптичния и ултравиолетовия диапазон. Баровете и гравитационните взаимодействия с други галактики често индуцират пренос на газ към центъра, предизвикват звездообразувателни вълни и могат да променят морфологията с времето (секуларна еволюция). При по-мощни сблъсъци и сливане спиралните галактики могат да се трансформират в елиптични.

Наблюдения и доказателства за тъмната материя

Наблюденията на въртящите се криви на спиралните галактики (скоростта на звездите и газа като функция от радиуса) показват, че скоростите остават високи дори извън оптичния диск — това е ключово доказателство за наличие на тъмна материя, която не излъчва светлина, но има гравитационен ефект.

Наблюдения в различни дължини на вълните

Спиралните галактики разглеждат се по различен начин в зависимост от дължината на вълната:

• Оптически: видими са звездите и праховите ивици; рамената и HII регионите изпъкват.
• Инфрачервени: прониква през праха и показва старото звездно население и структурата на баровете.
• Радио (HI и CO): следи разпределението на неутралния и молекулярния газ; HI често достига далеч извън видимия диск.
• Ултравиолет: маркира най-младите звездни популации и активните места на звездообразуване.

Размери, маси и примери

Спиралните галактики варират значително по размер и маса — от по-компактни системи с маси около 10^9 слънчеви маси до масивни галактики с маси от порядъка 10^12 M☉. Типичните диаметри са десетки хиляди до над 100 000 светлинни години (напр. Млечният път е с диаметър от порядъка на ~100 000 светлинни години). Известни примери са Млечният път (барелефна спирална), Андромеда (M31), Вихрушката (M51) и Пинвийл (M101).

Разпределение във Вселената и среда

Около 60% от галактиките в близката до нас Вселена ("местната вселена") са спирални и неправилни типове — те се срещат предимно в области с по-ниска пространствена плътност. В центровете на големи галактични купове доминират елиптичните галактики, докато спиралните са по-разпространени във вакууми и малки групи.

Като цяло спиралните галактики играят централна роля в разбирането на космическата еволюция: те са лаборатории за изучаване на процесите на звездообразуване, взаимодействията между газ, звезди и тъмна материя, както и механиката на растежа на галактичните ядра.

Въпроси и отговори

В: Какво представлява спиралната галактика?

В: Какво съдържа една спирална галактика?

В: За какво са смятани галактиките преди време?

В: Кой пръв описва спиралната мъглявина като вид?

В: Какво представлява спиралната галактика с решетка?

В: Кои са другите три вида спирални галактики?

В: Къде се срещат предимно спирални и неправилни галактики?

Търсене по буква