Em 1845, o astrônomo inglês Lord Ross descobriu toda uma classe de nebulosas do tipo espiral. Sua natureza foi estabelecida apenas no início do século XX. Os cientistas provaram que essas nebulosas são enormes sistemas estelares semelhantes à nossa Galáxia, mas estão a muitos milhões de anos-luz de distância dela.
Informações gerais
Galáxias espirais (as fotos neste artigo demonstram as características de sua estrutura) parecem um par de discos empilhados ou uma lente biconvexa. Eles podem detectar um disco estelar maciço e um halo. A parte central, que visualmente se assemelha ao inchaço, é comumente chamada de protuberância. E a faixa escura (uma camada opaca do meio interestelar) que percorre o disco é chamada de poeira interestelar.
Galáxias espirais são geralmente denotadas pela letra S. Além disso, elas são geralmente divididas de acordo com o grau de estrutura. Para fazer isso, as letras a, b ou c são adicionadas ao personagem principal. Assim, Sa corresponde a uma galáxia com um subdesenvolvidoestrutura espiral, mas com um grande núcleo. A terceira classe - Sc - refere-se a objetos opostos, com um núcleo fraco e poderosos ramos espirais. Alguns sistemas estelares na parte central podem ter um jumper, que é comumente chamado de barra. Neste caso, adiciona-se à designação o símbolo B. Nossa Galáxia é de tipo intermediário, sem jumper.
Como se formaram as estruturas de discos espirais?
As formas planas em forma de disco são explicadas pela rotação dos aglomerados estelares. Há uma hipótese de que durante a formação de uma galáxia, a força centrífuga impede a compressão da chamada nuvem protogaláctica em uma direção perpendicular ao eixo de rotação. Você também deve estar ciente de que a natureza do movimento de gases e estrelas dentro de nebulosas não é a mesma: aglomerados difusos giram mais rápido que estrelas antigas. Por exemplo, se a velocidade de rotação característica do gás for 150-500 km/s, então a estrela do halo sempre se moverá mais lentamente. E protuberâncias consistindo de tais objetos terão uma velocidade três vezes menor que discos.
Gás estrela
Bilhões de sistemas estelares movendo-se em suas órbitas dentro de galáxias podem ser considerados como uma coleção de partículas que formam uma espécie de gás estelar. E o mais interessante, suas propriedades são muito próximas do gás comum. Conceitos como "concentração de partículas", "densidade", "pressão", "temperatura" podem ser aplicados a ele. O análogo do último parâmetro aqui é a energia médiamovimento "caótico" das estrelas. Em discos rotativos formados por gás estelar, ondas do tipo espiral de densidade de rarefação-compressão próximas às ondas sonoras podem se propagar. Eles são capazes de percorrer a galáxia a uma velocidade angular constante por várias centenas de milhões de anos. Eles são responsáveis pela formação de ramos espirais. No momento em que ocorre a compressão do gás, inicia-se o processo de formação de nuvens frias, o que leva à formação estelar ativa.
Isso é interessante
Em sistemas halo e elípticos, o gás é dinâmico, ou seja, quente. Assim, o movimento das estrelas em uma galáxia desse tipo é caótico. Como resultado, a diferença média entre suas velocidades para objetos espacialmente próximos é de várias centenas de quilômetros por segundo (dispersão de velocidade). Para gases estelares, a dispersão de velocidade é geralmente 10-50 km/s, respectivamente, seu "grau" é visivelmente frio. Acredita-se que a razão dessa diferença esteja naqueles tempos distantes (mais de dez bilhões de anos atrás), quando as galáxias do Universo estavam apenas começando a se formar. Os componentes esféricos foram os primeiros a se formar.
As ondas espirais são chamadas de ondas de densidade que correm ao longo de um disco giratório. Como resultado, todas as estrelas de uma galáxia desse tipo são, por assim dizer, forçadas a sair em seus ramos e depois sair de lá. O único lugar onde as velocidades dos braços espirais e das estrelas coincidem é o chamado círculo de coroação. A propósito, é aqui que o sol está localizado. Para o nosso planeta, esta circunstância é muito favorável: a Terra existe em um lugar relativamente tranquilo na galáxia, como resultado, por muitos bilhões de anos não foi particularmente afetada por cataclismos de escala galáctica.
Características das galáxias espirais
Ao contrário das formações elípticas, cada galáxia espiral (exemplos podem ser vistos nas fotos apresentadas no artigo) tem um sabor único. Se o primeiro tipo está associado à calma, estacionaridade, estabilidade, o segundo tipo é dinâmico, turbilhão, rotações. Talvez seja por isso que os astrônomos dizem que o cosmos (o universo) está "furioso". A estrutura de uma galáxia espiral inclui um núcleo central, do qual emergem belos braços (ramos). Eles estão gradualmente perdendo seus contornos fora de seu aglomerado estelar. Tal aparência não pode deixar de ser associada a um movimento poderoso e rápido. As galáxias espirais são caracterizadas por uma variedade de formas, bem como padrões de seus ramos.
Como as galáxias são classificadas
Apesar dessa diversidade, os cientistas conseguiram classificar todas as galáxias espirais conhecidas. Decidimos usar o grau de desenvolvimento dos braços e o tamanho de seu núcleo como parâmetro principal, e o nível de compressão desapareceu em segundo plano como desnecessário.
Sa
Edwin P. Hubble atribuiu à classe Sa aquelas galáxias espirais que possuem ramificações subdesenvolvidas. Esses clusters sempre têm núcleos grandes. Muitas vezes o centro de uma galáxia de uma determinada classeé metade do tamanho de todo o cluster. Esses objetos são caracterizados pela menor expressividade. Eles podem até ser comparados a aglomerados de estrelas elípticas. Na maioria das vezes, as galáxias espirais do Universo têm dois braços. Eles estão localizados em bordas opostas do núcleo. Os galhos se desenrolam de maneira simétrica e semelhante. Com a distância do centro, o brilho dos ramos diminui e, a certa distância, eles deixam de ser visíveis, perdendo-se nas regiões periféricas do aglomerado. No entanto, existem objetos que não têm duas, mas mais mangas. É verdade que essa estrutura da galáxia é bastante rara. Ainda mais raras são as nebulosas assimétricas, quando um ramo é mais desenvolvido que o outro.
Sb e Sc
A subclasse Sb de Edwin P. Hubble tem braços visivelmente mais desenvolvidos, mas eles não têm ramificações ricas. Os núcleos são visivelmente menores que os da primeira espécie. A terceira subclasse (Sc) de aglomerados de estrelas espirais inclui objetos com ramificações altamente desenvolvidas, mas seu centro é relativamente pequeno.
O renascimento é possível?
Os cientistas descobriram que a estrutura espiral é o resultado do movimento instável das estrelas, resultante da forte compressão. Além disso, deve-se notar que, em regra, os gigantes quentes estão concentrados nos braços e as principais massas de matéria difusa - poeira interestelar e gás interestelar - se acumulam lá. Esse fenômeno também pode ser visto de outro ângulo. Não há dúvida de que um aglomerado estelar muito comprimido no curso de sua evoluçãonão pode mais perder seu grau de compressão. Assim, a transição oposta também é impossível. Como resultado, concluímos que as galáxias elípticas não podem se transformar em espiral, e vice-versa, porque é assim que o cosmos (o Universo) está organizado. Em outras palavras, esses dois tipos de aglomerados estelares não são dois estágios diferentes de um único desenvolvimento evolutivo, mas sistemas completamente diferentes. Cada um desses tipos é um exemplo de caminhos evolutivos opostos devido a uma taxa de compressão diferente. E essa característica, por sua vez, depende da diferença na rotação das galáxias. Por exemplo, se um sistema estelar recebe rotação suficiente durante sua formação, ele pode se contrair e desenvolver braços espirais. Se o grau de rotação for insuficiente, a galáxia será menos comprimida e seus ramos não se formarão - será uma forma elíptica clássica.
Quais são as diferenças
Existem outras diferenças entre sistemas estelares elípticos e espirais. Assim, o primeiro tipo de galáxia, que possui um baixo nível de compressão, é caracterizado por uma pequena quantidade (ou ausência completa) de matéria difusa. Ao mesmo tempo, aglomerados espirais com alto nível de compressão contêm partículas de gás e poeira. Os cientistas explicam essa diferença da seguinte maneira. Partículas de poeira e partículas de gás colidem periodicamente durante seu movimento. Este processo é inelástico. Após a colisão, as partículas perdem parte de sua energia e, como resultado, gradualmente se acomodam naqueleslugares no sistema estelar onde há menos energia potencial.
Sistemas altamente compactados
Se o processo descrito acima ocorrer em um sistema estelar altamente comprimido, então a matéria difusa deve se estabelecer no plano principal da galáxia, porque é aqui que o nível de energia potencial é o mais baixo. É aqui que as partículas de gás e poeira são coletadas. Além disso, a matéria difusa começa seu movimento no plano principal do aglomerado estelar. As partículas se movem quase paralelas em órbitas circulares. Como resultado, colisões aqui são bastante raras. Se ocorrerem, então as perdas de energia são desprezíveis. Segue-se que a matéria não se move mais para o centro da galáxia, onde a energia potencial tem um nível ainda mais baixo.
Sistemas fracamente compactados
Agora considere como uma galáxia elipsóide se comporta. Um sistema estelar desse tipo se distingue por um desenvolvimento completamente diferente desse processo. Aqui, o plano principal não é uma região pronunciada com um baixo nível de energia potencial. Uma forte diminuição desse parâmetro ocorre apenas na direção central do aglomerado estelar. E isso significa que a poeira e o gás interestelar serão atraídos para o centro da galáxia. Como consequência, a densidade da matéria difusa aqui será muito alta, muito maior do que com espalhamento plano em um sistema espiral. As partículas de poeira e gás reunidas no centro da acumulação sob a ação da força de atração começarão a encolher, formando assim uma pequena zona de matéria densa. Os cientistas sugerem que a partir deste assunto no futuronovas estrelas começam a se formar. Outra coisa é importante aqui - uma pequena nuvem de gás e poeira, localizada no núcleo de uma galáxia fracamente comprimida, não se deixa detectar durante a observação.
Estágios intermediários
Consideramos dois tipos principais de aglomerados estelares - com um fraco e com um forte nível de compressão. No entanto, também existem estágios intermediários quando a compressão do sistema está entre esses parâmetros. Em tais galáxias, essa característica não é forte o suficiente para que a matéria difusa se acumule ao longo de todo o plano principal do aglomerado. E, ao mesmo tempo, não é fraco o suficiente para que partículas de gás e poeira se concentrem na região do núcleo. Em tais galáxias, a matéria difusa se reúne em um pequeno plano que se reúne ao redor do núcleo do aglomerado estelar.
Galáxias barradas
Outro subtipo de galáxias espirais é conhecido - este é um aglomerado de estrelas com uma barra. Sua característica é a seguinte. Se em um sistema espiral convencional os braços saem diretamente do núcleo em forma de disco, nesse tipo o centro está localizado no meio da ponte reta. E as ramificações de tal cluster começam nas extremidades deste segmento. Eles também são chamados de galáxias de espirais cruzadas. A propósito, a natureza física deste jumper ainda é desconhecida.
Além disso, os cientistas descobriram outro tipo de aglomerado estelar. Eles são caracterizados por um núcleo, como as galáxias espirais, mas não possuem braços. A presença de um núcleo indica forte compressão, mastodos os outros parâmetros se assemelham a sistemas elipsoidais. Esses aglomerados são chamados de lenticulares. Os cientistas sugerem que essas nebulosas são formadas como resultado da perda de matéria difusa por uma galáxia espiral.
