Původ, vývoj a vlastnosti spirálních galaxií

Spirální galaxie patří mezi nejkrásnější a hojné typy galaxií ve vesmíru. Když umělci kreslí galaxie, spirály jsou tím, co poprvé vizualizují. Je to pravděpodobně způsobeno tím, že mléčná dráha je spirála; jako je sousední galaxie Andromeda. Jejich tvary jsou výsledkem dlouhých galaktických evolučních aktivit, kterým astronomové stále ještě rozumí.

Spirální galaxie se vyznačují zametacími rameny, které se rozprostírají od centrální oblasti ve spirálovém vzoru. Rozdělují se do tříd na základě toho, jak pevně jsou rány v ruce, přičemž nejpevnější jsou klasifikovány jako Sa a ty, které mají nejvíce volně zraněná ramena, jako Sd.

Některé spirálové galaxie mají „tyč“ procházející středem, z něhož se rozprostírají spirálová ramena. Tito jsou klasifikovaní jako zakázané spirály a následují stejný sub-klasifikační model jako "normální" spirální galaxie, s výjimkou označení SBa - SBd. Naše vlastní Mléčná dráha je zamřížovaná spirála s hustým „hřebenem“ hvězd a plynem a prachem procházejícím středem jádro.

Některé galaxie jsou klasifikovány jako S0. Jedná se o galaxie, u nichž není možné zjistit, zda je přítomen „sloupec“.

Mnoho spirálních galaxií má tzv. Galaktickou bouli. Jedná se o sféroid naplněný spoustou hvězdy a obsahuje v něm a supermasivní černá díra který spojuje zbytek galaxie.

Z boku vypadají spirály jako ploché disky s centrálními sféroidy. Vidíme mnoho hvězd a mraků plynu a prachu. Obsahují však také něco jiného: masivní halo temná hmota. Tento záhadný „materiál“ je neviditelný pro jakýkoli experiment, který se ho snažil přímo pozorovat. Temná hmota hraje roli v galaxiích, což je také stále určováno.

Spirální ramena těchto galaxií jsou plná spousty horkých, mladých modrých hvězd a ještě více plynu a prachu (hmotou). Naše Slunce je ve skutečnosti zvláštností, pokud jde o typ společnosti, kterou má v tomto regionu.

V centrálním vydutí spirálních galaxií s volnějšími spirálovými rameny (Sc a Sd) je populace hvězd velmi podobná populaci ve spirálových ramenech, mladé horké modré hvězdy, ale v mnohem větší hustotě.

Ve smlouvách mají spirální galaxie s pevnějšími rameny (Sa a Sb) tendenci mít většinou staré, chladné, červené hvězdy, které obsahují velmi málo kovu.

A zatímco naprostá většina hvězd v těchto galaxiích se nachází buď v rovině spirálních ramen nebo boule, kolem galaxie existuje halo. Zatímco v této oblasti dominuje temná hmota, existují také velmi staré hvězdy, obvykle s velmi nízkou metalicitou, které obíhají kolem planety galaxie ve vysoce eliptických drahách.

Tvorba spirálních ramenních prvků v galaxiích je většinou způsobena gravitačním účinkem materiálu v galaxii, jak vlny procházejí. Toto předpokládá, že kaluže s větší hmotností se zpomalují a vytvářejí „zbraně“, když se galaxie otáčí. Jak plyn a prach procházejí těmito rameny, stlačí se, aby vytvořily nové hvězdy, a ramena se dále rozšiřují v hustotě hmoty, což zvyšuje účinek. Novější modely se pokusily začlenit temnou hmotu a další vlastnosti těchto galaxií do složitější teorie formace.

Další definující charakteristikou spirálních galaxií je přítomnost supermasivních černých děr v jejich jádrech. Není známo, zda všechny spirálové galaxie obsahují jeden z těchto monster, ale existuje nepřímý důkaz, že prakticky všechny takové galaxie je obsahují uvnitř boule.

Ve skutečnosti to byly spirálové galaxie, které nejprve navrhovaly možnost temné hmoty. Galaktická rotace je určována gravitačními interakcemi hmot přítomných v galaxii. Počítačové simulace spirálních galaxií však ukázaly, že rychlosti rotace se lišily od pozorovaných rychlostí.

Buď bylo naše chápání obecné relativity chybné, nebo byl přítomen jiný zdroj hmoty. Od té doby teorie relativity byl testován a ověřen prakticky na všech stupnicích, které byly dosud odolné vůči tomu, aby jej zpochybňovaly.

Místo toho vědci předpokládali, že existuje dosud neviditelná částice, která neinteraguje s elektromagnetickou silou - a většina pravděpodobně ne silná síla a možná ani slabá síla (ačkoli některé modely tuto vlastnost zahrnují) - ale interagují gravitačně.

Předpokládá se, že spirální galaxie udržují halo temné hmoty; kulový objem temné hmoty, který prostupuje celou oblastí v galaxii a kolem ní.

Temná hmota musí být dosud detekována přímo, ale existují nějaké nepřímé pozorovací důkazy o její existenci. V příštích několika desetiletích by nové experimenty měly být schopny osvětlit toto tajemství.

Upraveno a aktualizováno uživatelem Carolyn Collins Petersen.