Произходът, еволюцията и свойствата на спиралните галактики

Спиралните галактики са сред най-красивите и изобилни типове галактики в Космоса. Когато художниците рисуват галактики, спиралите са това, което първо визуализират. Това вероятно се дължи на факта, че млечен път е спирала; както е съседната галактика Андромеда. Техните форми са резултат от дълги галактически еволюционни дейности, които астрономите все още работят, за да разберат.

Спиралните галактики се характеризират с размахващите се рамена, които се простират от централната област по спираловиден модел. Те се подразделят на класове въз основа на това колко плътно са навити ръцете, като най-строгите са класифицирани като Sa и тези с най-слабо ранени ръце като Sd.

Някои спирални галактики имат "лента", минаваща през центъра на която се простират спиралните рамена. Те са класифицирани като спираловидни спирали и следват същия модел на подкласификация като "нормалните" спирални галактики, с изключение на обозначения SBa - SBd. Нашият собствен Млечен път е преградена спирала, с дебел "гребен" от звезди и газ и прах, минаващ през централната сърцевина.

Някои галактики са класифицирани като S0. Това са галактики, за които е невъзможно да се определи дали е налице "лента".

Много спирални галактики имат това, което е известно като галактическа издутина. Това е сфероид, пълен с много звезди и съдържа в себе си a супермасивна черна дупка който свързва останалата част от галактиката.

Отстрани спиралите изглеждат като плоски дискове с централни сфероиди. Виждаме много звезди и облаци от газ и прах. Те обаче съдържат и нещо друго: масивни ореоли от тъмна материя. Тази мистериозна „вещ“ е невидима за всеки експеримент, който се е стремил директно да я наблюдава. Тъмната материя играе роля в галактиките, което също все още се определя.

Спиралните рамена на тези галактики са изпълнени с много горещи, млади сини звезди и още повече газ и прах (по маса). Всъщност нашето Слънце е нещо странно предвид вида на компанията, която държи в този регион.

В рамките на централната издутина на спирални галактики с по-свободни спирални рамена (Sc и Sd) популацията на звезди е много подобна на тази в спиралните рамена, млади горещи сини звезди, но с много по-голяма плътност.

В договорите спиралните галактики с по-строги рамена (Sa и Sb) са склонни да имат предимно стари, готини, червени звезди, които съдържат много малко метал.

И докато по-голямата част от звездите в тези галактики се намират или в равнината на спиралните рамена, или в издутината, около галактиката съществува ореол. Докато този регион е доминиран от тъмна материя, има и много стари звезди, обикновено с много ниска металичност, които орбитират през равнината на галактиката по силно елиптични орбити.

Образуването на характеристики на спиралните рамена в галактиките се дължи най-вече на гравитационния ефект на материала в галактиката с преминаването на вълните. Това показва, че басейните с по-голяма плътност на масата се забавят и образуват „оръжие“, докато галактиката се върти. Докато газът и прахът преминават през тези оръжия, той се компресира, за да образува нови звезди, а ръцете се разширяват още повече в плътността на масата, засилвайки ефекта. По-новите модели се опитват да включат тъмната материя и други свойства на тези галактики в по-сложна теория за образуване.

Друга определяща характеристика на спиралните галактики е наличието на супермасивни черни дупки в техните ядра. Не е известно дали всички спирални галактики съдържат един от тези бехемоти, но има планина от косвени доказателства, че практически всички такива галактики ще ги съдържат в рамките на издутината.

Всъщност от спирални галактики първо се предполагаше възможността за тъмна материя. Галактическото въртене се определя от гравитационните взаимодействия на масите, присъстващи в галактиката. Но компютърните симулации на спирални галактики показаха, че скоростите на въртене се различават от наблюдаваните.

Или нашето разбиране за общата относителност беше погрешно, или друг източник на маса беше налице. От теория на относителността е тестван и проверен на почти всички скали, досега е имало съпротива срещу оспорването му.

Вместо това учените постулират, че все още има невиждана частица, която не взаимодейства с електромагнитната сила - и повечето вероятно не силната сила, а може би дори и слабата сила (въпреки че някои модели включват това свойство) - но тя си взаимодейства гравитационно.

Смята се, че спиралните галактики поддържат ореол на тъмна материя; сферичен обем от тъмна материя, който прониква в целия регион в и около галактиката.

Тъмната материя все още не е открита директно, но има някои косвени наблюдателни доказателства за нейното съществуване. През следващите няколко десетилетия новите експерименти трябва да могат да хвърлят светлина върху тази мистерия.

Редактиран и актуализиран от Каролин Колинс Петерсен.