Nel 1845, l'astronomo inglese Lord Ross scoprì un'intera classe di nebulose a spirale. La loro natura è stata stabilita solo all'inizio del XX secolo. Gli scienziati hanno dimostrato che queste nebulose sono enormi sistemi stellari simili alla nostra Galassia, ma distano da essa molti milioni di anni luce.
Informazioni generali
Le galassie a spirale (le foto in questo articolo dimostrano le caratteristiche della loro struttura) sembrano una coppia di piattini impilati insieme o una lente biconvessa. Possono rilevare sia un enorme disco stellare che un alone. La parte centrale, che visivamente ricorda il gonfiore, è comunemente chiamata rigonfiamento. E la banda scura (uno strato opaco del mezzo interstellare) che corre lungo il disco è chiamata polvere interstellare.
Le galassie a spirale sono solitamente indicate con la lettera S. Inoltre, sono solitamente divise in base al grado di struttura. Per fare ciò, le lettere a, b o c vengono aggiunte al carattere principale. Pertanto, Sa corrisponde a una galassia con un sottosviluppatostruttura a spirale, ma con un grande nucleo. La terza classe - Sc - si riferisce a oggetti opposti, con un nucleo debole e potenti rami a spirale. Alcuni sistemi stellari nella parte centrale possono avere un ponticello, comunemente chiamato barra. In questo caso alla designazione viene aggiunto il simbolo B. La nostra Galassia è di tipo intermedio, senza ponticello.
Come si sono formate le strutture dei dischi a spirale?
Le forme piatte a forma di disco sono spiegate dalla rotazione degli ammassi stellari. Si ipotizza che durante la formazione di una galassia, la forza centrifuga impedisca la compressione della cosiddetta nuvola protogalattica in una direzione perpendicolare all'asse di rotazione. Dovresti anche essere consapevole del fatto che la natura del movimento dei gas e delle stelle all'interno delle nebulose non è la stessa: gli ammassi diffusi ruotano più velocemente delle vecchie stelle. Ad esempio, se la velocità di rotazione caratteristica del gas è 150-500 km/s, la stella dell'alone si muoverà sempre più lentamente. E i rigonfiamenti costituiti da tali oggetti avranno una velocità tre volte inferiore a quella dei dischi.
Gas stellare
Miliardi di sistemi stellari che si muovono nelle loro orbite all'interno delle galassie possono essere considerati come un insieme di particelle che formano una specie di gas stellare. E la cosa più interessante, le sue proprietà sono molto vicine al gas ordinario. Ad esso possono essere applicati concetti come "concentrazione di particelle", "densità", "pressione", "temperatura". L'analogo dell'ultimo parametro qui è l'energia mediaMovimento "caotico" delle stelle. Nei dischi rotanti formati da gas stellare, possono propagarsi onde di un tipo a spirale di densità di rarefazione-compressione vicino alle onde sonore. Sono in grado di correre intorno alla galassia a una velocità angolare costante per diverse centinaia di milioni di anni. Sono responsabili della formazione di rami a spirale. Nel momento in cui si verifica la compressione del gas, inizia il processo di formazione delle nubi fredde, che porta alla formazione di stelle attive.
Questo è interessante
Nei sistemi ad alone ed ellittici, il gas è dinamico, cioè caldo. Di conseguenza, il movimento delle stelle in una galassia di questo tipo è caotico. Di conseguenza, la differenza media tra le loro velocità per oggetti spazialmente vicini è di diverse centinaia di chilometri al secondo (dispersione di velocità). Per i gas stellari, la dispersione della velocità è solitamente di 10-50 km/s, rispettivamente, il loro "grado" è notevolmente freddo. Si ritiene che la ragione di questa differenza risieda in quei tempi lontani (più di dieci miliardi di anni fa), quando le galassie dell'Universo stavano appena iniziando a formarsi. I componenti sferici furono i primi a formarsi.
Le onde a spirale sono chiamate onde di densità che corrono lungo un disco rotante. Di conseguenza, tutte le stelle di una galassia di questo tipo sono, per così dire, spinte nei loro rami, quindi escono da lì. L'unico luogo in cui le velocità dei bracci a spirale e delle stelle coincidono è il cosiddetto cerchio di corotazione. A proposito, è qui che si trova il sole. Per il nostro pianeta, questa circostanza è molto favorevole: la Terra esiste in un luogo relativamente tranquillo della galassia, di conseguenza, per molti miliardi di anni non è stata particolarmente colpita da cataclismi di scala galattica.
Caratteristiche delle galassie a spirale
A differenza delle formazioni ellittiche, ogni galassia a spirale (si possono vedere degli esempi nelle foto presentate nell'articolo) ha il suo sapore unico. Se il primo tipo è associato alla calma, alla stazionarietà, alla stabilità, il secondo tipo è la dinamica, i vortici, le rotazioni. Forse è per questo che gli astronomi dicono che il cosmo (l'universo) è "furioso". La struttura di una galassia a spirale comprende un nucleo centrale, da cui emergono belle braccia (rami). Stanno gradualmente perdendo i loro contorni al di fuori del loro ammasso stellare. Un tale aspetto non può che essere associato a un movimento potente e rapido. Le galassie a spirale sono caratterizzate da una varietà di forme e dai modelli dei loro rami.
Come vengono classificate le galassie
Nonostante questa diversità, gli scienziati sono stati in grado di classificare tutte le galassie a spirale conosciute. Abbiamo deciso di utilizzare il grado di sviluppo delle braccia e la dimensione del loro nucleo come parametro principale, e il livello di compressione è passato in secondo piano come non necessario.
Sa
Edwin P. Hubble assegnò alla classe Sa quelle galassie a spirale che hanno rami sottosviluppati. Tali cluster hanno sempre grandi core. Spesso il centro di una galassia di una data classeè la metà della dimensione dell'intero cluster. Questi oggetti sono caratterizzati dalla minima espressività. Possono anche essere paragonati agli ammassi stellari ellittici. Molto spesso, le galassie a spirale dell'Universo hanno due braccia. Si trovano ai bordi opposti del nucleo. I rami si svolgono in modo simmetrico e simile. Con la distanza dal centro, la luminosità dei rami diminuisce e ad una certa distanza cessano di essere affatto visibili, perdendosi nelle regioni periferiche del grappolo. Tuttavia, ci sono oggetti che non hanno due, ma più maniche. È vero, una tale struttura della galassia è piuttosto rara. Ancora più rare sono le nebulose asimmetriche, quando un ramo è più sviluppato dell' altro.
Sb e Sc
La sottoclasse Sb di Edwin P. Hubble ha braccia notevolmente più sviluppate, ma non hanno ricche ramificazioni. I nuclei sono notevolmente più piccoli di quelli della prima specie. La terza sottoclasse (Sc) degli ammassi stellari a spirale comprende oggetti con rami altamente sviluppati, ma il loro centro è relativamente piccolo.
La rinascita è possibile?
Gli scienziati hanno scoperto che la struttura a spirale è il risultato del movimento instabile delle stelle, risultante da una forte compressione. Inoltre, va notato che, di regola, i giganti caldi sono concentrati nelle braccia e le principali masse di materia diffusa - polvere interstellare e gas interstellare - si accumulano lì. Questo fenomeno può essere visto anche da un' altra angolazione. Non c'è dubbio che un ammasso stellare molto compresso nel corso della sua evoluzionenon può più perdere il suo grado di compressione. Quindi, anche la transizione opposta è impossibile. Di conseguenza, concludiamo che le galassie ellittiche non possono trasformarsi in una spirale, e viceversa, perché è così che è organizzato il cosmo (l'Universo). In altre parole, questi due tipi di ammassi stellari non sono due stadi diversi di un unico sviluppo evolutivo, ma sistemi completamente diversi. Ciascuno di questi tipi è un esempio di percorsi evolutivi opposti dovuti a un diverso rapporto di compressione. E questa caratteristica, a sua volta, dipende dalla differenza nella rotazione delle galassie. Ad esempio, se un sistema stellare riceve una rotazione sufficiente durante la sua formazione, può contrarsi e sviluppare bracci a spirale. Se il grado di rotazione è insufficiente, la galassia sarà meno compressa e i suoi rami non si formeranno: sarà una classica forma ellittica.
Cos' altro sono le differenze
Ci sono altre differenze tra i sistemi stellari ellittici ea spirale. Pertanto, il primo tipo di galassia, che ha un basso livello di compressione, è caratterizzato da una piccola quantità (o completa assenza) di materia diffusa. Allo stesso tempo, gli ammassi a spirale con un alto livello di compressione contengono sia particelle di gas che di polvere. Gli scienziati spiegano questa differenza nel modo seguente. Le particelle di polvere e le particelle di gas si scontrano periodicamente durante il loro movimento. Questo processo è anelastico. Dopo la collisione, le particelle perdono parte della loro energia e, di conseguenza, si depositano gradualmente in quelleluoghi nel sistema stellare dove c'è meno energia potenziale.
Sistemi ad alta compressione
Se il processo sopra descritto avviene in un sistema stellare altamente compresso, allora la materia diffusa dovrebbe depositarsi sul piano principale della galassia, perché è qui che il livello di energia potenziale è il più basso. È qui che vengono raccolte le particelle di gas e polvere. Inoltre, la materia diffusa inizia il suo movimento nel piano principale dell'ammasso stellare. Le particelle si muovono quasi parallelamente in orbite circolari. Di conseguenza, le collisioni qui sono piuttosto rare. Se si verificano, le perdite di energia sono trascurabili. Ne consegue che la materia non si sposta ulteriormente al centro della galassia, dove l'energia potenziale ha un livello ancora più basso.
Sistemi debolmente compressi
Ora considera come si comporta una galassia ellissoidale. Un sistema stellare di questo tipo si distingue per uno sviluppo completamente diverso di questo processo. Qui, il piano principale non è affatto una regione pronunciata con un basso livello di energia potenziale. Una forte diminuzione di questo parametro si verifica solo nella direzione centrale dell'ammasso stellare. E questo significa che la polvere e il gas interstellari saranno attratti al centro della galassia. Di conseguenza, la densità della materia diffusa qui sarà molto alta, molto più alta che con la dispersione piatta in un sistema a spirale. Le particelle di polvere e gas raccolte al centro dell'accumulo sotto l'azione della forza di attrazione inizieranno a restringersi, formando così una piccola zona di materia densa. Gli scienziati suggeriscono che da questa materia in futuronuove stelle iniziano a formarsi. Qualcos' altro è importante qui: una piccola nuvola di gas e polvere, situata nel nucleo di una galassia debolmente compressa, non si lascia rilevare durante l'osservazione.
Stadi intermedi
Abbiamo considerato due tipi principali di ammassi stellari: con un livello di compressione debole e con un forte livello di compressione. Tuttavia, ci sono anche fasi intermedie in cui la compressione del sistema è compresa tra questi parametri. In tali galassie, questa caratteristica non è abbastanza forte da consentire l'accumulo di materia diffusa lungo l'intero piano principale dell'ammasso. E allo stesso tempo, non è abbastanza debole perché le particelle di gas e polvere si concentrino nella regione del nucleo. In tali galassie, la materia diffusa si raccoglie in un piccolo piano che si raccoglie attorno al nucleo dell'ammasso stellare.
Galassie barrate
È noto un altro sottotipo di galassie a spirale: questo è un ammasso stellare con una barra. La sua caratteristica è la seguente. Se in un sistema a spirale convenzionale i bracci escono direttamente dal nucleo a forma di disco, in questo tipo il centro si trova al centro del ponte rettilineo. E i rami di un tale ammasso iniziano dalle estremità di questo segmento. Sono anche chiamate galassie di spirali incrociate. A proposito, la natura fisica di questo maglione è ancora sconosciuta.
Inoltre, gli scienziati hanno scoperto un altro tipo di ammassi stellari. Sono caratterizzati da un nucleo, come le galassie a spirale, ma non hanno braccia. La presenza di un nucleo indica una forte compressione, matutti gli altri parametri assomigliano a sistemi ellissoidali. Tali grappoli sono chiamati lenticolari. Gli scienziati suggeriscono che queste nebulose si siano formate a seguito della perdita di materia diffusa da parte di una galassia a spirale.
