Войти
Пример спиральной галактики, Галактика Вертушка (также известная как Мессье 101 или NGC 5457) Спиральные галактики образуют класс из галактик, первоначально описанных Эдвином Хабблом в его работе 1936 года «Царство туманностей» и, как таковые, образуют часть последовательности Хаббла. Большинство спиральных галактик состоят из плоского вращающегося диска, содержащего звезды, газ и пыль, а также центральную концентрацию звезд, известную как балдж. Они часто окружены гораздо более тусклым ореолом звезд, многие из которых находятся в шаровых скоплениях.
Спиральные галактики названы по своим спиральным структурам, которые простираются от центра в галактику. диск. Спиральные рукава - это места продолжающегося звездообразования, и они ярче, чем окружающий диск, из-за населяющих их молодых горячих OB-звезд.
Примерно две трети всех спиралей имеют дополнительный компонент в виде стержневой структуры, идущей от центрального выступа, на концах которого начинаются спиральные рукава. Доля спиралей с перемычкой по сравнению с их двоюродными братьями без перемычек, вероятно, изменилась за всю историю Вселенной, при этом только около 10% содержали перемычки около 8 миллиардов лет назад, примерно до четверти 2,5. миллиардов лет назад и до настоящего времени, когда более двух третей галактик в видимой Вселенной (объем Хаббла ) имеют полосы.
Млечный Путь - это спираль с перемычкой, хотя саму полосу трудно наблюдать из текущего положения Земли внутри галактического диска. Наиболее убедительные доказательства того, что звезды образуют полосу в центре галактики, получены из нескольких недавних обзоров, включая космический телескоп Спитцера.
Вместе с неправильными галактиками спиральные галактики составляют примерно 60% галактики в сегодняшней вселенной. В основном они встречаются в областях с низкой плотностью и редко встречаются в центрах скоплений галактик.
Спиральная галактика с перемычкой UGC 12158.Спиральные галактики могут состоять из нескольких отдельных компонентов:
Относительная важность с точки зрения массы, яркости и размера различных компонентов варьируется от галактики к галактике.
NGC 1300 в инфракрасном свете. Спиральные рукава - это области звезд, которые отходят от центра спиральные и спиральные галактики с перемычкой. Эти длинные и тонкие области напоминают спираль и поэтому дали название спиральным галактикам. Естественно, что разные классификации спиральных галактик имеют различную структуру рукавов. Галактики Sc и SBc, например, имеют очень «свободные» рукава, тогда как галактики Sa и SBa имеют плотно закрытые рукава (со ссылкой на последовательность Хаббла). В любом случае спиральные рукава содержат много молодых голубых звезд (из-за высокой плотности массы и высокой скорости звездообразования), которые делают рукава такими яркими.
Спиральная галактика NGC 1589 Балдж - это большая плотно упакованная группа из звезд. Этот термин относится к центральной группе звезд, обнаруживаемой в большинстве спиральных галактик, часто определяемой как избыток звездного света над внутренней экстраполяцией внешнего (экспоненциального) света диска.
По классификации Хаббла балдж Sa-галактик обычно состоит из звезд населения II, которые представляют собой старые красные звезды с низким содержанием металлов. Кроме того, балдж галактик Sa и SBa имеет тенденцию быть большим. Напротив, балджи галактик Sc и SBc намного меньше и состоят из молодых голубых звезд населения I. Некоторые балджи имеют свойства, аналогичные свойствам эллиптических галактик (уменьшенные до более низкой массы и светимости); другие просто выглядят как центры дисков с более высокой плотностью со свойствами, подобными дисковым галактикам.
Считается, что в центре многих выпуклостей находится сверхмассивная черная дыра. Например, в нашей галактике объект под названием Стрелец A * считается сверхмассивной черной дырой. Существует множество доказательств существования черных дыр в центрах спиральных галактик, включая наличие активных ядер в некоторых спиральных галактиках и динамические измерения, которые находят большие компактные центральные массы в галактиках, таких как NGC 4258.
Спиральная галактика NGC 2008 Удлинение звезд в форме стержня наблюдается примерно в двух третях всех спиральных галактик. Их присутствие может быть как сильным, так и слабым. В спиральных (и линзовидных) галактиках, видимых с ребра, наличие перемычки иногда можно определить по неплоскостным X-образным структурам или структурам (арахисовой скорлупы), которые обычно имеют максимальную видимость на половине длины галактики. планка в плоскости.
Спиральная галактика NGC 1345 Большая часть звезд в спиральной галактике расположена либо близко к одной плоскости (галактическая плоскость ), либо более или менее обычные круговые орбиты вокруг центра галактики (Galactic Center ) или в сфероидальной галактической выпуклости вокруг ядра галактики.
Однако некоторые звезды населяют сфероидальное гало или галактический сфероид, тип галактического гало. Орбитальное поведение этих звезд оспаривается, но они могут иметь ретроградные и / или сильно наклонные орбиты или вообще не двигаться по обычным орбитам. Гало-звезды могут быть получены из небольших галактик, которые падают и сливаются со спиральной галактикой - например, карликовая сфероидальная галактика Стрельца находится в процессе слияния с Млечным путем, и наблюдения показывают, что некоторые звезды в ореоле Млечного Пути были получены из него.
NGC 428 - спиральная галактика с перемычкой, расположенная примерно в 48 миллионах световых лет от Земли в созвездии Кита.В отличие от галактического диска, гало кажется свободным от пыль, и, напротив, звезды в галактическом гало относятся к популяции II, намного старше и с гораздо меньшей металличностью, чем их кузены из популяции I в галактическом диске (но похожем на галактические балджи). Галактическое гало также содержит множество шаровых скоплений.
Движение звезд гало действительно иногда приводит их через диск, а также ряд небольших красных карликов вблизи Солнца считаются принадлежащими к галактическому гало, например Звезда Каптейна и Грумбридж 1830. Из-за своего нерегулярного движения вокруг центра галактики эти звезды часто демонстрируют необычно высокое собственное движение.
Самая старая спиральная галактика в файле - BX442. Ему одиннадцать миллиардов лет, и это более чем на два миллиарда лет старше любого предыдущего открытия. Исследователи полагают, что форма галактики обусловлена гравитационным влиянием карликовой галактики-компаньона. Компьютерные модели, основанные на этом предположении, показывают, что спиральная структура BX442 прослужит около 100 миллионов лет.
В июне 2019 года гражданские ученые - Galaxy Zoo сообщил, что обычная классификация Хаббла, особенно в отношении спиральных галактик, может не поддерживаться и может нуждаться в обновлении.
Спиральная галактика NGC 6384, снятая космическим телескопом Хаббла.
Спиральная галактика NGC 1084, дом пяти сверхновых.Пионер исследований вращения Галактики и образование спиральных рукавов было Бертилом Линдбладом в 1925 году. Он понял, что идея звезд, постоянно расположенных в форме спирали, несостоятельна. Поскольку угловая скорость вращения галактического диска изменяется с расстоянием от центра галактики (с помощью стандартной гравитационной модели солнечной системы), радиальное плечо (например, спица) быстро искривлялось бы по мере вращения галактики. Рукав после нескольких галактических оборотов станет все более изогнутой и обвивается вокруг галактики все сильнее. Это называется проблемой намотки. Измерения в конце 1960-х годов показали, что орбитальная скорость звезд в спиральных галактиках по отношению к их расстоянию от центра галактики действительно выше, чем ожидалось из ньютоновской динамики, но все еще не может объяснить стабильность спиральной структуры.
С 1970-х годов существуют две основные гипотезы или модели спиральных структур галактик:
Эти различные гипотезы не исключают друг друга, так как они могут объяснять разные типы спиральных рукавов.
Воспроизвести медиа Анимация орбит в соответствии с теорией волн плотности, которая объясняет существование стабильных спиральных рукавов. Звезды перемещаются в спиральные рукава и выходят из них, когда они вращаются вокруг галактики. Бертил Линдблад предположил, что рукава представляют собой области повышенной плотности (волны плотности), которые вращаются медленнее, чем звезды и газ галактики. Когда газ входит в волну плотности, он сжимается и образует новые звезды, некоторые из которых являются короткоживущими голубыми звездами, освещающими рукава.
Увеличенная диаграмма, иллюстрирующая действия Линя и Шу. объяснение спиральных рукавов в терминах слегка эллиптических орбит. Первая приемлемая теория спиральной структуры была разработана С. К. Линь и Фрэнк Шу в 1964 году, пытаясь объяснить крупномасштабную структуру спиралей в терминах волны малой амплитуды, распространяющейся с фиксированной угловой скоростью, которая вращается вокруг галактики со скоростью отличается от газа и звезд галактики. Они предположили, что спиральные рукава были проявлением спиральных волн плотности - они предположили, что звезды движутся по слегка эллиптическим орбитам, и что ориентации их орбит коррелированы, то есть эллипсы меняются по своей ориентации (друг к другу) плавно с увеличивающееся расстояние от галактического центра. Это показано на диаграмме справа. Ясно, что эллиптические орбиты сближаются в определенных областях, создавая эффект рук. Поэтому звезды не остаются навсегда в том положении, в котором мы их сейчас видим, а проходят через рукава, путешествуя по своим орбитам.
Существуют следующие гипотезы для звездообразования, вызванного волнами плотности:
Яркая галактика NGC 3810 демонстрирует классическую спиральную структуру на этом очень подробном изображении, полученном Хабблом. Предоставлено: ЕКА / Хаббл и НАСА. Спиральные рукава кажутся визуально ярче, потому что они содержат как молодые звезды, так и более массивные и светящиеся звезды, чем остальная часть галактики. Поскольку массивные звезды эволюционируют намного быстрее, их гибель имеет тенденцию оставлять более темный фон из более слабых звезд сразу за волнами плотности. Это делает волны плотности намного более заметными.
Спиральные рукава просто кажутся проходящими через старые известные звезды, когда они путешествуют по своим галактическим орбитам, поэтому они также не обязательно следуют за рукавами. Когда звезды движутся по рукаву, пространственная скорость каждой звездной системы изменяется под действием гравитационной силы локальной более высокой плотности. Кроме того, вновь созданные звезды не остаются навсегда зафиксированными в положении внутри спиральных рукавов, где средняя космическая скорость возвращается к норме после того, как звезды уходят с другой стороны рукава.
Чарльз Фрэнсис и Эрик Андерсон из наблюдений за движением более 20 000 местных звезд (в пределах 300 парсеков) показали, что звезды действительно движутся по спиральным рукавам, и описали, как взаимная гравитация между звездами заставляет орбиты выравниваться по логарифмическим спиралям. Когда теория применяется к газу, столкновения между газовыми облаками создают молекулярные облака, в которых формируются новые звезды, и объясняется эволюция в направлении грандиозных бисимметричных спиралей.
Аналогичное распределение звезд в спиралях Звезды в спиралях распределены в тонких радиальных дисках с такими профилями интенсивности, что
, где 
Световые профили спиральных галактик в координатах 
До того, как стало понятно, что спиральные галактики существуют за пределами нашей галактики Млечный Путь, их часто называли спиральными туманностями. Вопрос о том, были ли такие объекты отдельными галактиками, независимыми от Млечного Пути, или типом туманности, существующей в нашей собственной галактике, был предметом Великой дискуссии 1920 года, между Хибер Кертис из Обсерватория Лик и Харлоу Шепли из Маунт. Обсерватория Вильсона. Начиная с 1923 года Эдвин Хаббл наблюдал переменные цефеиды в нескольких спиральных туманностях, в том числе в так называемой «Туманности Андромеды», доказав, что они на самом деле являются целые галактики за пределами нашей собственной. Термин спиральная туманность с тех пор вышел из употребления.
Млечный Путь когда-то считался обычной спиральной галактикой. Впервые астрономы начали подозревать, что Млечный Путь представляет собой спиральную галактику с перемычкой в 1960-х годах. Их подозрения были подтверждены наблюдениями космического телескопа Спитцера в 2005 году, которые показали, что центральная полоса Млечного Пути больше, чем предполагалось ранее.
 | На Викискладе есть материалы, связанные с Спиральными галактиками. |
