Spiralgalakser

Pinwheels of the Cosmos

Den spiralformede Whirlpool Galaxy sett av Hubble-romteleskopet. Den er forbundet med en strømper av gass og støv til en mindre følgegalakse.

NASA / STScI

Spiralgalakser er blant de vakreste og mest mange galaksetyper i kosmos. Når kunstnere tegner galakser, er spiraler det de først visualiserer. Dette skyldes sannsynligvis det faktum at Melkeveien er en spiral; det samme er den nærliggende Andromedagalaksen. Formene deres er et resultat av lange galaktiske evolusjonsaktiviteter som astronomer fortsatt jobber med å forstå.

Kjennetegn ved spiralgalakser

Spiralgalakser er preget av deres sveipende armer som strekker seg ut fra det sentrale området i et spiralmønster. De er delt inn i klasser basert på hvor stramt armene er såret, med de strammeste klassifisert som Sa og de med de mest løst sårede armene som Sd.

Noen spiralgalakser har en 'stang' som går gjennom midten som spiralarmene strekker seg ut av. Disse er klassifisert som sperrede spiraler og følger samme underklassifiseringsmodell som 'normale' spiralgalakser, bortsett fra med betegnelsene SBa - SBd. Vår egen Melkevei er en sperret spiral, med en tykk 'rygg' av stjerner og gass og støv som passerer gjennom den sentrale kjernen.

Noen galakser er klassifisert som S0. Dette er galakser som det er umulig å si om det er en 'bar' for.

Mange spiralgalakser har det som er kjent som en galaktisk bule. Dette er en sfæroid fullpakket med massevis av stjerner og inneholder i den en supermassivt svart hull som binder sammen resten av galaksen.

Fra siden ser spiraler ut som flate skiver med sentrale sfæroider. Vi ser mange stjerner og skyer av gass og støv. Imidlertid inneholder de også noe annet: massive glorier av mørk materie . Denne mystiske 'greien' er usynlig for ethvert eksperiment som har forsøkt å observere det direkte. Mørk materie spiller en rolle i galakser, som også fortsatt blir bestemt.

Stjernetyper

Spiralarmene til disse galaksene er fylt med mange varme, unge blå stjerner og enda mer gass og støv (i massevis). Faktisk er vår sol en merkelig ting med tanke på hvilken type selskap den har i denne regionen.

Innenfor den sentrale bulen av spiralgalakser med løsere spiralarmer (Sc og Sd) er populasjonen av stjerner veldig lik den i spiralarmene, unge varme blå stjerner, men i mye større tetthet.

I kontrakter har spiralgalakser med strammere armer (Sa og Sb) for det meste gamle, kule, røde stjerner som inneholder svært lite metall.

Og mens det store flertallet av stjernene i disse galaksene finnes enten innenfor spiralarmens plan eller bulen, eksisterer det en glorie rundt galaksen. Mens denne regionen er dominert av mørk materie, er det også svært gamle stjerner, vanligvis med svært lav metallisitet, som går i bane gjennom galaksens plan i svært elliptiske baner.

Formasjon

Dannelsen av spiralarmfunksjoner i galakser skyldes for det meste gravitasjonseffekten av materiale i galaksen når bølger passerer gjennom. Dette antyder at bassenger med større massetetthet bremser ned og danner 'armer' når galaksen roterer. Når gass og støv passerer gjennom disse armene, blir det komprimert for å danne nye stjerner og armene utvider seg i massetetthet ytterligere, noe som forsterker effekten. Nyere modeller har forsøkt å inkorporere mørk materie og andre egenskaper ved disse galaksene i en mer kompleks dannelsesteori.

Supermassive svarte hull

Et annet kjennetegn ved spiralgalakser er tilstedeværelsen av supermassive sorte hull i kjernene deres. Det er ikke kjent om alle spiralgalakser inneholder en av disse gigantene, men det er et fjell av indirekte bevis på at praktisk talt alle slike galakser vil inneholde dem innenfor bulen.

Mørk materie

Det var faktisk spiralgalakser som først antydet muligheten for mørk materie. Galaktisk rotasjon bestemmes av gravitasjonsinteraksjonene til massene som er tilstede i galaksen. Men datasimuleringer av spiralgalakser viste at rotasjonshastighetene skilte seg fra de som ble observert.

Enten var vår forståelse av generell relativitet feil, eller så var en annen massekilde til stede. Siden relativitetsteori har blitt testet og verifisert på praktisk talt alle skalaer, har det så langt vært motstand mot å utfordre det.

I stedet har forskere postulert at det eksisterer en ennå usett partikkel som ikke samhandler med den elektromagnetiske kraften - og mest sannsynlig ikke den sterke kraften, og kanskje ikke engang den svake kraften (selv om noen modeller inkluderer den egenskapen) - men det samhandler gravitasjonsmessig.

Det antas at spiralgalakser opprettholder en mørk materie-halo; et sfærisk volum av mørk materie som gjennomsyrer hele området i og rundt galaksen.

Mørk materie har ennå ikke blitt oppdaget direkte, men det er noen indirekte observasjonsbevis for dens eksistens. I løpet av de neste par tiårene skal nye eksperimenter kunne kaste lys over dette mysteriet.

Redigert og oppdatert avCarolyn Collins Petersen.