26.2: Aina za Galaxi

Malengo ya kujifunza

Mwishoni mwa sehemu hii, utaweza:

• Eleza mali na vipengele vya galaxies ya elliptical, ond, na isiyo ya kawaida
• Eleza nini kinachoweza kusababisha muonekano wa galaxy kubadilika baada ya muda

Baada ya kuanzisha kuwepo kwa galaxi nyingine, Hubble na wengine walianza kuziangalia kwa karibu zaidi-akibainisha maumbo yao, yaliyomo yao, na mali nyingine nyingi kama walivyoweza kupima. Hii ilikuwa kazi ngumu katika miaka ya 1920 wakati kupata picha moja au wigo wa galaxy inaweza kuchukua usiku kamili wa kuchunguza bila kuchoka. Leo, darubini kubwa na detectors za elektroniki zimefanya kazi hii iwe ngumu, ingawa kuchunguza galaxi za mbali zaidi (zile zinazotuonyesha ulimwengu katika awamu zake za mwanzo) bado zinahitaji juhudi kubwa.

Hatua ya kwanza katika kujaribu kuelewa aina mpya ya kitu mara nyingi ni tu kuelezea. Kumbuka, hatua ya kwanza katika kuelewa spectra ya stellar ilikuwa tu kuifanya kulingana na kuonekana (angalia Kuchambua Starlight). Kama inavyogeuka, galaxi kubwa na zenye kuangaza huja katika moja ya maumbo mawili ya msingi: ama ni ya kupendeza na ina silaha za ond, kama Galaxy yetu wenyewe, au zinaonekana kuwa za elliptical (blimp- au umbo la sigara). Galaksi nyingi ndogo, kinyume chake, zina sura isiyo ya kawaida.

galaxi za kiroho

Galaxy yetu wenyewe na galaxy ya Andromeda ni ya kawaida, galaxi kubwa za ond (angalia Kielelezo\(26.1.1\) katika Sehemu ya 26.1). Wao hujumuisha bulge kuu, halo, disk, na silaha za ond. Vifaa vya interstellar kawaida huenea katika disks za galaxi za ond. Nebulae yenye uchafu mkali na moto, nyota changa zipo, hasa katika silaha za ond, zinaonyesha kuwa malezi mapya ya nyota bado yanatokea. Disks mara nyingi vumbi, ambayo inaonekana hasa katika mifumo hiyo tunayoona karibu (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{1}\) Spiral Galaxies. (a) Silaha za ond za M100, zilizoonyeshwa hapa, zina rangi ya bluu kuliko galaxi zote, zinaonyesha nyota za vijana, za juu na mikoa ya kutengeneza nyota. (b) Tunaona galaksi hii ya ond, NGC 4565, inakaribia kabisa, na kutoka pembe hii, tunaweza kuona vumbi katika ndege ya galaksi; inaonekana giza kwa sababu inachukua mwanga kutoka nyota kwenye galaxi.

Katika galaxi tunazoziona uso juu, nyota angavu na nebulae ya chafu hufanya silaha za spirals zikisimama kama zile za pinwheel mnamo tarehe nne ya Julai. Makundi ya nyota yaliyo wazi yanaweza kuonekana katika mikono ya mionzi iliyo karibu, na makundi ya globular mara nyingi yanaonekana katika halos zao. Galaksi za roho zina mchanganyiko wa nyota changa na za zamani, kama vile Milky Way inavyofanya. All spirals mzunguko, na mwelekeo wa spin yao ni kama kwamba silaha kuonekana vikiambatana sana kama wake wa mashua.

Takriban theluthi mbili za galaxi za ond zilizo karibu zina baa za boxy au za karanga za nyota zinazoendesha kupitia vituo vyao (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)). Kwa kuonyesha asili kubwa, wanaastronomia huita mionzi ya galaxi hizi zilizozuiliwa.

Kielelezo\(\PageIndex{2}\) Kuzuiliwa Spiral Galaxy. NGC 1300, imeonyeshwa hapa, ni galaxi ya ond iliyozuiliwa. Kumbuka kwamba silaha za ond zinaanza mwisho wa bar.

Kama tulivyosema katika sura ya Milky Way Galaxy, Galaxy yetu ina bar ya kawaida pia (angalia Kielelezo\(25.2.1\) katika Sehemu ya 25.2). Mikono ya ond kawaida huanza kutoka mwisho wa bar. Ukweli kwamba baa ni za kawaida unaonyesha kuwa wameishi kwa muda mrefu; huenda ikawa kwamba galaxi nyingi za ond huunda bar wakati fulani wakati wa mageuzi yao.

Katika galaxi zote mbili zilizozuiliwa na zisizozuiliwa, tunaona maumbo mbalimbali tofauti. Wakati mmoja uliokithiri, bulge ya kati ni kubwa na yenye kuangaza, silaha zimezimia na zimefungwa, na nebulae nyekundu na nyota za supergiant hazijulikani. Hubble, ambaye alianzisha mfumo wa kuainisha galaxi kwa sura, alitoa galaxi hizi jina Sa. Galaxies katika uliokithiri hii inaweza kuwa hakuna wazi ond mkono muundo, kusababisha muonekano lens-kama (wao ni wakati mwingine inajulikana kama galaxies lenticular). Galaksi hizi zinaonekana kushiriki mali nyingi na galaxi za elliptical kama zinavyofanya na galaxi za ond.

Kwa upande mwingine uliokithiri, ukubwa wa kati ni mdogo na silaha zinajeruhiwa. Katika galaxi hizi za Sc, nyota za kuangaza na nebulae ya chafu ni maarufu sana. Galaxy yetu na galaxy Andromeda zote mbili ni kati kati ya extremes mbili. Picha za galaxies ond, kuonyesha aina tofauti, ni inavyoonekana katika Kielelezo\(\PageIndex{3}\), pamoja na galaxies elliptical kwa kulinganisha.

Kielelezo\(\PageIndex{3}\) Hubble Uainishaji wa Galaxies. Takwimu hii inaonyesha uainishaji wa awali wa galaxi za Edwin Hubble. Galaksi za elliptical ziko upande wa kushoto. Kwa upande wa kulia, unaweza kuona maumbo ya msingi ya ond yaliyoonyeshwa, pamoja na picha za spirals halisi zilizozuiliwa na zisizozuiliwa.

Sehemu za mwanga za galaxi za ond zinaonekana kuwa na kipenyo kutoka karibu 20,000 hadi zaidi ya miaka ya mwanga 100,000. Uchunguzi wa hivi karibuni umegundua kwamba pengine kuna kiasi kikubwa cha vifaa vya galaksi ambavyo vinaendelea vizuri zaidi ya makali ya dhahiri ya galaxi. Nyenzo hii inaonekana kuwa nyembamba, gesi baridi ambayo ni vigumu kuchunguza katika uchunguzi zaidi.

Kutoka kwa takwimu za uchunguzi zilizopo, raia wa sehemu zinazoonekana za galaxi za ond zinakadiriwa kuwa kati ya bilioni 1 hadi 1 trilioni Suns (\(10^9\)hadi\(10^{12}\)\(M_{\text{Sun}}\)). Mwangaza wa jumla wa spirals wengi huanguka katika aina mbalimbali ya milioni 100 hadi 100 mara bilioni mwanga wa Jua letu (\(10^8\)kwa\(10^{11}\)\(L_{\text{Sun}}\)). Galaxy yetu na M31 ni kubwa na kubwa, kama spirals kwenda. Pia kuna jambo kubwa la giza ndani na kuzunguka galaxi, kama ilivyo katika Milky Way; tunadhani uwepo wake kutokana na jinsi nyota za haraka katika sehemu za nje za galaxi zinavyohamia katika njia zao.

Galaxi ya duaradufu

Galaksi za elliptical zinajumuisha karibu kabisa nyota za zamani na zina maumbo ambayo ni nyanja au ellipsoids (sehemu fulani zilizopigwa) (Kielelezo\(\PageIndex{4}\)). Hawana maelezo ya silaha za ond. Nuru yao inaongozwa na nyota za zamani nyekundu (nyota za II zinazojadiliwa katika Galaxy ya Milky Way). Katika ellipticals kubwa karibu, makundi mengi ya globular yanaweza kutambuliwa. Vumbi na chafu nebulae hazionekani katika galaxi za elliptical, lakini wengi huwa na kiasi kidogo cha suala la interstellar.

Kielelezo\(\PageIndex{4}\) Elliptical Galaxies. (a) ESO 325-G004 ni galaxi kubwa ya duaradufu. Galaksi nyingine za duaradufu zinaweza kuonekana kuzunguka kando ya picha hii. (b) Galaksi hii ya elliptical pengine ilitokana na mgongano wa galaxi mbili za ond.

Galaksi za duaradufu zinaonyesha daraja mbalimbali za flattening, kuanzia mifumo ambayo ni takriban spherical na yale yanayokaribia flatness ya spirals. Nadra kubwa ellipticals (kwa mfano, ESO 325-G004 katika Kielelezo\(\PageIndex{4}\)) kufikia luminosities ya\(10^{11}\)\(L_{\text{Sun}}\). Masi katika elliptical kubwa inaweza kuwa kubwa kama\(10^{13}\)\(M_{\text{Sun}}\). Vipenyo vya galaxi hizi kubwa hupanua zaidi ya miaka mia kadhaa ya mwanga na ni kubwa zaidi kuliko spirals kubwa zaidi. Ingawa nyota za mtu binafsi huzunguka katikati ya galaxy ya elliptical, orbits sio wote katika mwelekeo huo, kama hutokea katika spirals. Kwa hiyo, ellipticals hazionekani kuzunguka kwa njia ya utaratibu, na hivyo iwe vigumu kukadiria ni jambo gani la giza ambalo lina.

Tunaona kwamba galaxi za duaradufu zinatofautiana kabisa kutoka kwa majitu makubwa, yaliyoelezwa tu, hadi kwa watoto wachanga, ambayo inaweza kuwa aina ya kawaida ya galaxi. Dwarf ellipticals (wakati mwingine huitwa spheroidals dwarf) alitoroka taarifa yetu kwa muda mrefu kwa sababu wao ni kukata tamaa sana na vigumu kuona. Mfano wa duaradufu kibete ni Leo I Dwarf Spheroidal Galaxy inavyoonekana katika Kielelezo\(\PageIndex{5}\). Mwangaza wa kibete hiki cha kawaida ni sawa na ile ya makundi ya globular yenye mkali zaidi.

Kati kati ya galaksi kubwa na kibete elliptical ni mifumo kama vile M32 na M110, wenzake wawili wa galaxi Andromeda. Ingawa mara nyingi hujulikana kama ellipticals kibete, galaxi hizi ni kubwa sana kuliko galaxi kama vile Leo I.

Kielelezo\(\PageIndex{5}\) Dwarf elliptical Galaxy. M32, Dwarf elliptical Galaxy na mmoja wa wenzake kwa giant Andromeda Galaxy M31. M32 ni kibete na viwango vya galactic, kwa kuwa ni miaka 2400 ya mwanga tu kote.

Galaxi isiyo ya kawaida

Hubble classified galaxies kwamba hawana maumbo ya mara kwa mara yanayohusiana na makundi sisi tu ilivyoelezwa katika catchall bin ya galaxy kawaida, na sisi kuendelea kutumia muda wake. Kwa kawaida, galaxi za kawaida zina raia wa chini na luminosities kuliko galaxi za ond. Mara nyingi galaxi zisizo za kawaida zinaonekana zisizo na utaratibu, na wengi hufanyiwa shughuli za kuunda nyota kali. Zina nyota zote mbili za vijana na nyota za zamani za idadi ya watu II.

Galaksi mbili zinazojulikana zaidi za kawaida ni Wingu kubwa la Magellanic na Wingu Ndogo la Magellanic (Kielelezo\(\PageIndex{6}\)), ambazo ziko umbali wa zaidi ya miaka 160,000 ya mwanga mbali na ni miongoni mwa majirani zetu wa karibu zaidi ya extragalactic. Majina yao yanaonyesha ukweli kwamba Ferdinand Magellan na wafanyakazi wake, wakifanya safari yao ya pande zote za dunia, walikuwa wasafiri wa kwanza wa Ulaya kuwaona. Ingawa haionekani kutoka Marekani na Ulaya, mifumo hii miwili ni maarufu kutoka Nusutufe ya Kusini, ambapo inaonekana kama mawingu ya wispy katika anga ya usiku. Kwa kuwa ni karibu moja ya kumi tu ya mbali kama galaksi ya Andromeda, zinawapa fursa nzuri kwa wanaastronomia kujifunza nebulae, kundinyota za nyota, nyota za kutofautiana, na vitu vingine muhimu katika mazingira ya galaxi nyingine. Kwa mfano, Wingu Kubwa la Magellanic lina tata ya Doradus 30 (inayojulikana pia kama Nebula ya Tarantula), mojawapo ya vikundi vikubwa na vyema zaidi vya nyota kubwa zinazojulikana katika galaxi yoyote.

Kielelezo\(\PageIndex{6}\) 4-Mita darubini katika Cerro Tololo Observatory Silhouetted dhidi ya Southern Sky. Njia ya Milky inaonekana upande wa kulia wa kuba, na Mawingu makubwa na Ndogo ya Magellanic yanaonekana upande wa kushoto.

Wingu ndogo la Magellanic ni ndogo sana kuliko Wingu Kubwa la Magellanic, na ni mara sita zaidi kuliko ilivyo pana. Nguvu hii nyembamba ya nyenzo inaelekeza moja kwa moja kuelekea Galaxy yetu kama mshale. Wingu Ndogo la Magellanic lilikuwa limebadilika katika sura yake ya sasa kupitia mwingiliano wa mvuto na Milky Way. Njia kubwa ya uchafu kutokana na mwingiliano huu kati ya Milky Way na Wingu Ndogo la Magellanic umetumwa angani na huonekana kama mfululizo wa mawingu ya gesi yanayohamia kwa kasi isiyo ya kawaida, inayojulikana kama Mkondo wa Magellanic. Tutaona kwamba aina hii ya mwingiliano kati ya galaxi itasaidia kueleza maumbo yasiyo ya kawaida ya jamii hii yote ya galaxi ndogo.

View albamu hii nzuri kuonyesha aina mbalimbali za galaxies kwamba wamekuwa picha na Hubble Space Telescope.

Galaxy Evolution

Kuhimizwa na mafanikio ya mchoro wa H-R kwa nyota (tazama Kuchambua Starlight), wanaastronomia wanaojifunza galaxi walitumaini kupata aina fulani ya mpango wa kulinganishwa, ambapo tofauti za kuonekana zinaweza kuunganishwa na hatua tofauti za mabadiliko katika maisha ya galaxi. Je, si nzuri kama kila galaxi ya duaradufu itabadilika kuwa ond, kwa mfano, kama kila nyota kuu ya mlolongo inavyogeuka kuwa kubwa nyekundu? Mawazo kadhaa rahisi ya aina hii yalijaribiwa, baadhi ya Hubble mwenyewe, lakini hakuna aliyesimama mtihani wa muda (na uchunguzi).

Kwa sababu hakuna mpango rahisi wa kubadilisha aina moja ya galaxi kuwa nyingine inaweza kupatikana, basi wanaastronomia walijishughulisha na mtazamo tofauti. Kwa muda, wanaastronomia wengi walidhani kwamba galaxi zote ziliundwa mapema sana katika historia ya ulimwengu na kwamba tofauti kati yao zilihusiana na kiwango cha kuundwa kwa nyota. Ellipticals walikuwa galaxi hizo ambazo jambo lolote la interstellar lilibadilishwa haraka kuwa nyota. Spirali zilikuwa galaxi ambamo uundaji wa nyota ulitokea polepole juu ya maisha yote ya galaxi. Wazo hili liligeuka kuwa rahisi sana pia.

Leo, tunaelewa kwamba angalau baadhi ya galaxi zimebadilika aina zaidi ya mabilioni ya miaka tangu ulimwengu ulianza. Kama tutakavyoona katika sura za baadaye, migongano na kuunganishwa kati ya galaxi zinaweza kubadilisha galaxi za ond kuwa galaxi za duaradufu. Hata spirals pekee (bila galaxies jirani mbele) inaweza kubadilisha muonekano wao kwa muda. Wanapotumia gesi yao, kiwango cha malezi ya nyota kitapungua, na silaha za ond zitakuwa hatua kwa hatua. Zaidi ya muda mrefu, spirals hiyo kuanza kuangalia zaidi kama galaxies katikati ya Kielelezo\(\PageIndex{3}\) (ambayo wanaastronomia rejea kama aina S0).

Katika kipindi cha miongo kadhaa iliyopita, utafiti wa jinsi galaxi zinavyobadilika katika maisha ya ulimwengu umekuwa mojawapo ya maeneo yenye kazi zaidi ya utafiti wa astronomia. Tutazungumzia mageuzi ya galaxi kwa undani zaidi katika Mageuzi na Usambazaji wa Galaxi, lakini hebu tuone kwanza kwa undani zaidi jinsi galaxi tofauti zinavyo.

Muhtasari

Wengi wa galaxi angavu ni ama spirals au ellipticals. Galaksi za kiroho zina nyota za zamani na vijana, pamoja na jambo la interstellar, na kuwa na raia wa kawaida katika aina mbalimbali\(10^9\) za\(10^{12}\)\(M_{\text{Sun}}\). Galaxy yetu wenyewe ni ond kubwa. Ellipticals ni mifumo ya spheroidal au kidogo iliyopigwa ambayo inajumuisha karibu kabisa nyota za zamani, na jambo kidogo sana la interstellar. Galaxies elliptical mbalimbali katika ukubwa kutoka giants, kubwa zaidi kuliko ond yoyote, chini ya dwarfs, na raia wa tu kuhusu\(10^6\)\(M_{\text{Sun}}\). Dwarf ellipticals pengine ni aina ya kawaida ya galaxy katika ulimwengu wa karibu. Asilimia ndogo ya galaxi zilizo na maumbo zaidi zisizo na utaratibu zinaainishwa kama vizuizi. Galaxi zinaweza kubadilisha muonekano wao baada ya muda kutokana na migongano na galaxi nyingine au kwa mabadiliko katika kiwango cha uundaji wa nyota.

faharasa

galaxy ya duaradufu

galaxy ambayo sura yake ni duaradufu na ambayo haina vifaa vya wazi vya interstellar

galaxy isiyo ya kawaida

galaxi isiyo na ulinganifu wowote wazi au muundo; wala ond wala galaxi ya elliptical

galaxy ya ond

galaxi iliyopigwa, inayozunguka na silaha za pinwheel za nyenzo za interstellar na nyota vijana, zinazotoka kutoka kwa ukubwa wake wa kati