GALAXY: CARACTERISTICI, COMPONENTE, TIPURI, FORMARE - ARTE - 2025

O galaxie este o conglomerație de obiecte și materie astronomice, precum nori de gaz și praf, miliarde de stele, nebuloase, planete, asteroizi, comete, găuri negre și chiar multă materie întunecată, toate structurate datorită forței gravitației.

Sistemul nostru solar face parte dintr-o mare galaxie spirală numită Calea Lactee. Acest nume derivat din greacă poate fi tradus ca „calea laptelui”, datorită asemănării sale cu o bandă slab luminată care traversează sfera cerească.

Figura 1. Frumoasa galaxie lenticulară cunoscută sub numele de Galaxy Sombrero M104 din constelația Fecioară, aflată la 29,35 milioane de ani lumină, văzută cu telescopul Hubble. Sursa: Wikimedia Commons.

În nopțile clare de vară se poate observa foarte bine între constelațiile Scorpionului și Săgetătorului, deoarece în această direcție se află nucleul și unde densitatea stelelor este mult mai mare.

Istoria descoperirii galaxiilor

Marele gânditor și matematician grec Democrit din Abdera (460-370 î.Hr.) a fost primul care a sugerat - pe vremea lui nu existau telescoape - că Calea Lactee era alcătuită de fapt din mii de stele atât de îndepărtate, încât nu se putea distinge alte.

A durat ceva timp înainte ca Galileo (1564-1642) să fi fost de acord cu el, când arătând telescopul său a descoperit că pe cer există mai multe stele decât el putea număra.

Galileo Galilei - Sursa: Domenico Tintoretto

Filosoful german Immanuel Kant (1724-1804) a speculat că Calea Lactee era alcătuită din mii de alte sisteme solare și că întregul avea o formă eliptică și se rotea ritmic în jurul unui centru.

Mai mult, el a sugerat, de asemenea, că există alte seturi de stele și planete, cum ar fi Calea Lactee și le-a numit universuri insulare. Aceste universuri insulare ar fi vizibile de pe Pământ ca niște pete de lumină minuscule și slabe.

20 de ani mai târziu, în 1774, a apărut catalogul Messier, o compilație de 103 obiecte de spațiu profund vizibile până în prezent și realizate de astronomul francez Charles Messier (1730-1817).

Printre aceștia s-au numărat câțiva candidați pentru universele insulare, care erau cunoscute pur și simplu sub numele de nebuloase. Nebuloasa M31 a fost una dintre ele, fiind cunoscută astăzi drept galaxia vecină a Andromedei.

William Herschel (1738-1822) ar extinde lista obiectelor spațiale adânci la 2.500 și a descris pentru prima dată forma Calea Lactee. Cu toate acestea, oamenii de știință încă nu și-au dat seama că anumite nebuloase precum M31 erau ele însele conglomerate de stele asemănătoare cu Calea Lactee.

Era nevoie de un telescop cu rezoluție suficientă și putea fi achiziționat în 1904 când telescopul uriaș de la Observatorul Mount Wilson din California a fost construit cu o oglindă cu diametrul de 100 inci. Până atunci, dimensiunea universului a devenit evidentă, deoarece calea Lactee, deja imensă, este doar o singură galaxie, printre nenumărate conglomerate dintre ele.

În 1924, Edwin Hubble (1889-1953) a reușit să măsoare distanța față de una dintre aceste nebuloase spiralate, observând stelele asemănătoare cefeidelor din obiectul M31, cea mai remarcabilă nebuloasă în formă de spirală numită Andromeda.

Cefeidele sunt stele care își schimbă periodic luminozitatea și acest lucru este proporțional cu perioada. Cele mai luminoase au perioade mai lungi.

Până atunci, Harold Shapley (1885-1972) estimase dimensiunea Căii Lactee, dar era atât de mare încât era convins că Nebula Andromeda se afla în interiorul Căii Lactee.

Cu toate acestea, Hubble a stabilit că distanța până la Cefizii Andromeda era mult mai mare decât dimensiunea Căii Lactee și, prin urmare, nu poate fi găsită în ea. Andromeda, la fel ca Calea Lactee, a fost o galaxie în sine, deși multă vreme a rămas numită „nebuloasă extragalactică”.

Caracteristici generale

Galaxiile au formă și, după cum vom vedea mai târziu, ele pot fi clasificate după acest criteriu. De asemenea, conțin masă și nu sunt deloc entități statice, deoarece au mișcare.

Există galaxii uriașe și foarte strălucitoare, precum Calea Lactee și Andromeda, precum și galaxii numite „pitici”, de până la o mie de ori mai puțin strălucitoare. Pentru a vă familiariza cu dimensiunile, este util să cunoașteți unele unități de măsură utilizate în astronomie. Mai întâi avem anul-lumină.

Anul-lumină este o unitate de distanță egală cu distanța pe care lumina o parcurge într-un an. Fiindcă viteza luminii este de 300.000 km / s, înmulțindu-se cu numărul de secunde în 365 de zile, rezultatul este de aproximativ 9 miliarde și jumătate de kilometru.

Pentru comparație, distanța de la Soare la Pământ este de 8,5 minute-lumină, aproximativ 150 de milioane de kilometri, ceea ce este aproximativ echivalent cu o UA sau unitate astronomică, utilă pentru măsurători în Sistemul Solar. Următoarea stea cea mai apropiată de Soare este Proxima Centauri la 4,2 ani-lumină.

AU dă naștere unei alte unități utilizate pe scară largă: parsec sau paralaxa unui arc de secundă. Că un punct se află la distanța unui parsec, înseamnă că paralaxa sa este egală cu 1 arc secund între Pământ și Soare. Figura următoare o clarifică:

Figura 2. Schema de definire a parsec. Sursa: Wikimedia Commons. Kes47 (?).

Dimensiunea, mișcarea și compoziția chimică

Mărimile galaxiilor sunt extrem de variate, de la atât de mici încât abia au o mie de stele, până la uriașele galaxii eliptice despre care vom vorbi în detaliu mai târziu.

Astfel, avem Calea Lactee de aproximativ 100.000 de ani lumină în diametru, fiind o galaxie mare, dar nu cea mai mare. NGC 6872 are 520.000 de ani-lumină, de aproximativ 5 ori mai mare decât diametrul căii lactee și este cea mai mare galaxie spirală cunoscută până în prezent.

Galaxiile nu sunt statice. În termeni generali, stelele și norii de gaz și praf au mișcări de rotație în jurul centrului, dar nu toate părțile unei galaxii se rotesc cu viteză egală. Stelele din centru se rotesc mai repede decât cele exterioare, în ceea ce se numește rotație diferențială.

În ceea ce privește compoziția chimică, cele mai frecvente elemente din univers sunt hidrogenul și heliul. În interiorul stelelor, ca un reactor nuclear de fuziune, cele mai grele elemente pe care le cunoaștem se formează prin tabelul periodic.

Culoarea și luminozitatea galaxiilor se schimbă în timp. Galaxiile mai tinere sunt mai deschise și mai strălucitoare decât cele mai vechi.

Galaxiile în formă de elipsă tind spre roșu, cu numeroase stele mai vechi, în timp ce cele neregulate sunt cele mai albastre. În galaxiile în formă de spirală, albastrul este concentrat spre centru și roșu spre periferie.

Componente ale galaxiilor

Când observați o galaxie, pot fi identificate structuri precum următoarele, care sunt prezente pe Calea Lactee, care a fost luată ca model, deoarece este cea mai bine studiată:

Disco și halo

Cele două structuri de bază ale galaxiei noastre sunt discul și halo. Discul se află în planul mediu definit de galaxie și conține o cantitate mare de gaz interstelar care dă naștere unor stele noi. De asemenea, conține stele vechi și clustere deschise - o grupare de stele slab structurată.

Trebuie menționat că nu toate galaxiile au aceeași rată de formare a stelelor. Se consideră că galaxiile eliptice au o rată mult mai mică, spre deosebire de spirale.

Soarele este situat pe discul galactic al Calea Lactee, pe planul simetriei și ca toate stelele din disc, orbitează galaxia urmând o cale aproximativ circulară și perpendiculară pe axa galactică de rotație. Este nevoie de aproximativ 250 de milioane de ani pentru a finaliza o orbită.

Halo acoperă galaxia cu un volum sferoid mai puțin dens, deoarece este o regiune cu mult mai puțin praf și gaze. Conține clustere globulare, stele grupate prin acțiunea gravitației și mult mai vechi decât discul, stele individuale și, de asemenea, așa-numita materie întunecată.

Materia întunecată este un tip de materie a cărei natură nu este cunoscută. Acesta își datorează numele că nu emite radiații electromagnetice și sa propus existența pentru a explica faptul că stelele din afară se mișcă mai repede decât se aștepta.

Viteza cu care o stea se deplasează în raport cu centrul galaxiei depinde de modul în care materia este distribuită, deoarece atracția gravitațională se datorează faptului că o stea rămâne pe orbită. Viteza mai rapidă înseamnă că există mai multă materie care nu poate fi văzută: materia întunecată.

Bulbul, nucleul galactic și bara

În afară de discul și halo, în galaxie se află bulionul, bulbul central sau nucleul galactic, unde există o densitate mai mare de stele, fiind deci foarte luminos.

Forma sa este aproximativ sferică - deși cea a Căii Lactee este mai mult ca o alune - și în centrul ei se află nucleul, format dintr-o gaură neagră, fapt care pare a fi comun în multe galaxii, în special în cele spirale.

Obiectele care se află în apropierea nucleului se rotește, așa cum am spus, cu mult mai repede decât cele care sunt mai departe. Viteza este proporțională cu distanța față de centru.

Unele galaxii în spirală ca ale noastre au o bară, o structură care străbate centrul și din care ies brațele spiralate. Există mai multe galaxii spiralate fără restricții.

Se crede că tijele permit transportul materiei de la capete la bec, îngroșându-l prin promovarea formării de stele în nucleu.

Figura 3. Componentele căii lactee. Soarele se află într-unul dintre brațe și are o mișcare de rotație în jurul centrului galaxiei, precum și o mișcare verticală. Sursa: Wikimedia Commons.

Tipuri de galaxii

Primul lucru care se apreciază la observarea galaxiilor prin telescop este forma lor. Marea galaxie Andromeda, de exemplu, are o formă în spirală, în timp ce însoțitorul său NGC 147 este eliptic.

Sistemul de clasificare a galaxiilor se bazează pe forma pe care o au și cel mai folosit astăzi este furculita sau secvența de reglaj Hubble, creată în jurul anului 1926 de Edwin Hubble, și modificată ulterior de el însuși și de alți astronomi, pe măsură ce apar informații noi.

Hubble a proiectat schema în convingerea că a reprezentat un fel de evoluție a galaxiei, dar astăzi se știe că nu este cazul. Literele sunt utilizate în secvență pentru a desemna galaxii: E pentru galaxii eliptice, S pentru galaxii în spirală și Irr pentru cele cu formă neregulată.

Figura 4. Furca de reglare Hubble. Sursa: Wikimedia Commons.

Galaxii eliptice

În stânga, pe gâtul furculiței, se găsesc galaxii eliptice reprezentate de litera E. Stelele care le alcătuiesc sunt distribuite într-un mod mai mult sau mai puțin uniform.

Numărul care însoțește litera indică cât de eliptică este galaxia -elipticitatea-, începând cu E0, care este cea mai sferică, până la E7, care este cea mai plată. Nu au fost observate galaxii cu elipticitate mai mare de 7. Notând acest parametru ca є:

Є = 1 - (β / ɑ)

Cu α și β ca semi-aparente principale și minore, respectiv ale elipsei. Totuși, aceste informații sunt relative, deoarece avem doar vederea de pe Pământ. De exemplu, nu este posibil să știm dacă o galaxie prezentată pe margine este eliptică, lenticulară sau spirală.

Galaxiile eliptice uriașe sunt printre cele mai mari obiecte din univers. Sunt cele mai ușor de observat, deși versiunile mult mai mici, numite galaxii eliptice pitice, sunt mult mai abundente.

Figura 5. Galaxia eliptică NGC 1316, în constelația Fornax, fuzionând cu o altă galaxie mai mică. Sursa: Credit de imagine: NASA / JPL-Caltech / CTIO.

Galaxii lenticulare și spiralate

Galaxiile lanticulare au formă de disc, fără brațe în spirală, dar pot fi împiedicate. Nomenclatura lor este S0 sau SB0 și sunt chiar la furculița figurii. În funcție de cantitatea de praf (zone cu absorbție mare) de pe disc, acestea sunt împărțite în S01, SB01 până la S03 și SB03.

Galaxiile S sunt galaxiile spirală propriu-zise, ​​în timp ce SB-urile sunt galaxiile spiralate cu bară, deoarece spiralele par să se proiecteze dintr-o bară prin balonul central. Marea majoritate a galaxiilor au această formă.

Ambele clase de galaxii se disting la rândul lor prin gradul de ușurință al brațelor spiralate și este marcat cu majuscule. Acestea sunt determinate comparând dimensiunea celei mai mari umflături cu lungimea discului: L bulge / L disc.

Figura 6. Frumoasa galaxie spirală a Andromedei din constelația Cassiopea. Sursa: Wikimedia Commons Imagine de la NASA).

De exemplu, dacă acest coeficient este ≈ 0,3, galaxiile sunt notate ca Sa dacă este spirală simplă, sau SBa dacă este împiedicat. În acestea, spiralele par a fi mai strânse, iar concentrația stelelor în brațe este mai tânără.

Pe măsură ce secvența continuă spre dreapta, spiralele apar mai slab. Raportul volum / discul pentru aceste galaxii este: L bombă / L disc ≈ 0,05.

Dacă o galaxie are caracteristici intermediare, se pot adăuga până la două litere mici. De exemplu, Calea Lactee este clasificată de unii drept SBbc.

Galaxii neregulare

Este vorba despre galaxii a căror formă nu se potrivește cu niciunul din modelele descrise mai sus.

Însuși Hubble le-a împărțit în două grupuri: Irr I și Irr II, unde primele sunt doar puțin mai organizate decât cele din urmă, pentru că au ceva care amintește de forma brațelor spiralate.

Galaxiile Irr II sunt, am putea spune, amorfe și fără structură internă de recunoscut. Atât Irr I cât și Irr II sunt de obicei mai mici decât galaxiile eliptice sau galaxiile spirală maiestuoase. Unii autori preferă să se refere la ele ca galaxii pitice. Printre cele mai cunoscute galaxii neregulate se numără Norii Magellanici vecini, clasificați drept Irr I.

Figura 7. Galaxia neregulată NGC 5408, descoperită în constelația Centaurus de John Herschel în 1834. La început, se credea a fi o nebuloasă planetară. Sursa: Wikimedia Commons.

După publicarea secvenței Hubble, astronomul francez Gerard de Vaucouleurs (1918-1995) a sugerat eliminarea nomenclaturii Irr I și Irr II și apelarea la Irr I, care au niște brațe spiralate, ca galaxiile Sd - SBd, Sm - SBm sau Im („m” este pentru galaxia Magellanică).

În cele din urmă, galaxiile a căror formă este cu adevărat neregulată și fără urmă de spirale, sunt numite pur și simplu Go. Cu aceasta, clasificarea modernă a rămas astfel:

Cum se formează galaxiile?

Formarea galaxiei este astăzi subiectul discuțiilor active. Cosmologii cred că universul timpuriu era destul de întunecat, plin de nori de gaz și materie întunecată. Acest lucru se datorează teoriei conform căreia primele stele s-au format în câteva sute de milioane de ani după Big Bang.

După punerea în funcțiune a mecanismului de producție stelară, se dovedește că acestea au un nivel de coborâre. Și din moment ce stelele sunt cele care alcătuiesc galaxii, există mecanisme diferite care duc la formarea galaxiilor.

Atracția gravitațională este forța primordială care pune în mișcare formarea obiectelor cosmice. O mică acumulare de materie atrage la un moment dat mai multă materie și începe să se acumuleze.

Calea Lactee se crede că a început astfel: mici acumulări de materie care au dat naștere în cele din urmă grupelor globulare ale halo, printre care sunt cele mai vechi stele din galaxie.

Rotația este inerentă acumulării de masă care a urmat acestei perioade inițiale de formare a stelelor. Și odată cu rotirea se creează momentul unghiular, a cărui conservare a produs prăbușirea masei sferice transformând-o într-un disc plat.

Galaxiile pot crește ca mărime prin fuziunea cu alte galaxii mai mici. Se crede că este cazul astăzi cu Calea Lactee și vecinii săi mai mici, norii Magellanici.

O altă fuziune așteptată în viitorul foarte îndepărtat este ciocnirea cu Andromeda care, spre deosebire de majoritatea galaxiilor, se închide asupra noastră. Andromeda este în prezent la 2,2 milioane de ani-lumină distanță.

Câte galaxii există în univers?

Deși cea mai mare parte a spațiului este goală, există câteva milioane de galaxii, poate 100 de miliarde dintre ele, după unele estimări. Alții estimează 2 trilioane de galaxii. Cea mai mare parte a universului rămâne neexplorată și nu există un răspuns exact la această întrebare.

În doar 12 zile, Telescopul spațial Hubble a găsit 10.000 de galaxii dintre cele mai variate forme. Nu se cunoaște totalul galaxiilor din univers. Când observați cu un telescop, este necesar să subliniați că mergeți mai departe nu numai la distanță, ci și în timp.

Lumina soarelui pe care o vedem a durat 8,5 minute pentru a ajunge la noi. Părerea Andromedei pe care o observăm cu binoclul este cea de acum 2,2 milioane de ani. De aceea, ceea ce vedem de pe Pământ este în raza universului observabil. Deocamdată nu există nicio cale de a vedea ce se află dincolo.

O modalitate de a estima câte galaxii există în universul observabil este luând focuri de câmp extrem de adânci de la Hubble sau XDF, care reprezintă o mică zonă a sferei cerești.

Într-o astfel de lovitură, 5500 de galaxii au fost găsite la 13,2 miliarde de ani lumină. Înmulțind această valoare cu suma XDF pentru întreaga sferă cerească, au estimat 100.000 de milioane de galaxii menționate.

Totul indică faptul că, în timpurile anterioare, existau mai multe galaxii decât există acum, dar mai mici, de culoare albastră și mai neregulate ca forma galaxiilor în spirală elegante pe care le vedem astăzi.

Exemple de galaxii

În ciuda dimensiunii lor imense, galaxiile nu sunt solitare, ci sunt grupate în structuri ierarhice.

Calea Lactee aparține așa-numitului Grup Local, în care toți membrii - aproximativ 54 - se află la o distanță nu mai mare de 1 Mega-parsec. Apoi densitatea galaxiilor scade până când apare un alt grup similar cu Grupul local.

Printre imensa varietate de galaxii găsite, merită evidențiate câteva exemple surprinzătoare pentru particularitățile lor:

Galaxii eliptice uriașe

Cele mai mari galaxii găsite până acum se află în centrul grupurilor de galaxii. Sunt galaxii uriase eliptice a căror gravitate atrage alte galaxii, înfășurându-le. În aceste galaxii, rata formării stelelor este foarte scăzută, așa că pentru a continua să crească îi prind pe alții.

Galaxii active

Galaxiile active, spre deosebire de cele mai normale și liniștite precum Calea Lactee, emit frecvențe de energie foarte ridicate, mult mai mari decât cele emise de nucleele stelelor, comune în orice galaxie.

Aceste frecvențe cu energie mare a căror putere este echivalentă cu miliarde de soare ies din nucleul de obiecte, cum ar fi cvasarii, descoperite în 1963. În mod surprinzător, un quasar, unul dintre cele mai strălucitoare obiecte din univers, este capabil să mențină această rată timp de milioane de ani.

Galaxiile Seyfert sunt un alt exemplu de galaxii active. Până acum au fost descoperite câteva sute. Nucleul său emite radiații puternic ionizate, variabile în timp.

Figura 8. galaxia Seyfert M 106 Sursa: Wikimedia Commons. Radiografie: NASA / CXC / Univ. din Maryland / AS Wilson și colab .; Optică: Pal.Obs. DSS; IR: NASA / JPL-Caltech; VLA: NRAO / AUI / NSF

Se crede că în apropierea centrului, o cantitate imensă de materiale gazoase se îndreaptă spre gaura neagră centrală. Pierderea de masă eliberează energie radiantă în spectrul de raze X.

Galaxiile radio sunt galaxii eliptice care emit cantități mari de frecvențe radio, de zece mii de ori mai mult decât galaxiile obișnuite. În aceste galaxii există surse - lobii radio - legate de filamente de materie la nucleul galactic, care emit electroni în prezența unui câmp magnetic intens.

Referințe

1. Carroll, B. O introducere în astrofizica modernă. 2a. Ediție. Pearson. 874-1037.
2. Galaxie. Recuperat de la: es.wikipedia.org
3. Cum functioneaza. 2016. Cartea spațiului. 8-a. Ed. Imagine Publishing Ltd. 134-150.
4. Galaxiile. Recuperat din: astrofisica.cl/astronomiaparatodos.
5. Oster, L. 1984. Astronomie modernă. Editorial Reverté. 315-394.
6. Pasachoff, J. 1992. Stele și planete. Ghiduri de câmp Peterson. 148-154.
7. Quora. Câte galaxii există? Recuperat de la: es.quora.com.
8. Un conducător care să măsoare universul. Recuperat din: henrietta.iaa.es
9. Ce este o galaxie? Preluat de la: spaceplace.nasa.gov.