byla zjištěna existence dalších galaxií, Hubbleův a jiní začali pozorovat je více úzce zmínku, jejich tvary, jejich obsah, a jako mnoho dalších vlastností, jak mohli měřit., To byl skličující úkol v roce 1920, kdy získání jediné fotografie nebo spektra galaxie mohlo trvat celou noc neúnavného pozorování. Dnes větší dalekohledy a elektronické detektory učinily tento úkol méně obtížným, i když pozorování nejvzdálenějších galaxií (těch, které nám ukazují vesmír ve svých nejranějších fázích) stále vyžaduje obrovské úsilí.

první krok ve snaze porozumět novému typu objektu je často jednoduše popsat. Nezapomeňte, že prvním krokem k pochopení hvězdných spekter bylo jednoduše třídit je podle vzhledu (viz analýza Starlight)., Jak se ukázalo, největší a nejvíce svítící galaxie v jedné ze dvou základních tvarů: buď jsou plošší a mají spirální ramena, stejně jako naše vlastní Galaxie, nebo se zdají být eliptické (blimp – nebo doutníkového tvaru). Mnoho menších galaxií má naopak nepravidelný tvar.

spirální galaxie

naše vlastní galaxie a galaxie Andromeda jsou typické, velké spirální galaxie. Skládají se z centrální boule, halo, disku a spirálových ramen. Mezihvězdný materiál se obvykle šíří po discích spirálních galaxií., Jasné emisní mlhoviny a horké, mladé hvězdy jsou přítomny, zejména ve spirálových pažích, což ukazuje, že stále dochází k nové tvorbě hvězd. Disky jsou často prašné, což je patrné zejména v těch systémech, na které vidíme téměř okraj (obrázek).

Obrázek 1: spirální galaxie. (a) spirální ramena M100, zde zobrazená, jsou modřejší než zbytek galaxie, což naznačuje mladé hvězdy s vysokou hmotností a hvězdotvorné oblasti., (b) vidíme tuto spirální galaxii, NGC 4565, téměř přesně na okraji, a z tohoto úhlu vidíme prach v rovině galaxie; zdá se, že je tmavý, protože absorbuje světlo z hvězd v galaxii. (kredit: úprava práce Hubble Legacy Archive, NASA, ESA, a Judy Schmidt; credit b: změna práce „Jschulman555″/ Wikimedia)

V galaxiích, které vidíme tvář, jasné hvězdy a emisní mlhoviny, aby náručí spirály vystupují jako větrník na čtvrtého července., Otevřené hvězdokupy lze vidět v náručí bližších spirál a kulové klastry jsou často viditelné v jejich halosech. Spirální galaxie obsahují směs mladých a starých hvězd, stejně jako Mléčná dráha. Všechny spirály se otáčejí a směr jejich otáčení je takový, že se zdá, že paže se pohybují podobně jako probuzení lodi.

asi dvě třetiny blízkých spirálních galaxií mají boxy nebo arašídové tyče hvězd procházejících jejich středy (Obrázek 2). Astronomové, kteří vykazují velkou originalitu, nazývají tyto galaxie promlčené spirály.,

Obrázek 2: promlčena spirální galaxie. NGC 1300, zde zobrazeno, je zamlžená spirální galaxie. Všimněte si, že spirálové ramena začínají na koncích tyče. (kredit: NASA, ESA a Hubble Heritage Team (STScI/AURA))

jak jsme poznamenali v kapitole Galaxie Mléčná dráha, naše galaxie má také skromný pruh. Spirálové ramena obvykle začínají od konců tyče. Skutečnost, že tyče jsou tak běžné, naznačuje, že jsou dlouho žil; to může být, že většina spirálních galaxií tvoří bar v určitém okamžiku během jejich vývoje.,

v obou zamlžených i nezpevněných spirálních galaxiích pozorujeme řadu různých tvarů. Na jednom extrému je centrální boule velká a světelná, paže jsou slabé a pevně stočené a jasné emisní mlhoviny a supergiant hvězdy jsou nenápadné. Hubble, který vyvinul systém klasifikace galaxií podle tvaru, dal těmto galaxiím označení Sa. Galaxie v tomto extrému nemusí mít jasnou spirální strukturu ramene, což má za následek vzhled čoček (někdy jsou označovány jako lentikulární galaxie)., Zdá se, že tyto galaxie sdílejí s eliptickými galaxiemi tolik vlastností jako se spirálními galaxiemi

na druhém extrému je centrální boule malá a ramena jsou volně navinuta. V těchto galaxiích SC jsou velmi prominentní světelné hvězdy a emisní mlhoviny. Naše Galaxie a galaxie Andromeda jsou mezi těmito dvěma extrémy. Fotografie spirálních galaxií, ilustrující různé typy, jsou uvedeny na obrázku 3, spolu s eliptickými galaxiemi pro srovnání.

Obrázek 3: Hubbleova Klasifikace Galaxií., Toto číslo ukazuje původní klasifikaci galaxií Edwina Hubbla. Eliptické galaxie jsou vlevo. Na pravé straně můžete vidět základní spirálové tvary ilustrované, spolu s obrazy skutečných promlčené a unbarred spirály. (kredit: modifikace práce NASA, ESA)

světelné části spirálních galaxií se zdají být v průměru od asi 20 000 do více než 100 000 světelných let. Nedávné studie zjistily, že pravděpodobně existuje velké množství galaktického materiálu, který přesahuje zjevný okraj galaxií., Tento materiál se zdá být tenký, studený plyn, který je ve většině pozorování obtížně detekovatelný.

z dostupných pozorovacích údajů se odhaduje, že hmotnosti viditelných částí spirálních galaxií se pohybují od 1 miliardy do 1 bilionu sluncí (109 až 1012msun). Celková svítivost většiny spirál klesá v rozmezí 100 až 100 miliard násobku svítivosti našeho Slunce (108 až 1011lsun). Naše Galaxie a M31 jsou relativně velké a masivní, protože spirály jdou., Tam je také značná temná hmota v okolí galaxií, stejně jako je v Mléčné dráze; můžeme odvodit, jeho přítomnost od, jak rychle se hvězdy ve vnějších částech Galaxie se pohybují na svých drahách.

Eliptické Galaxie

Eliptické galaxie se skládají téměř výhradně staré hvězdy a tvary, které jsou koule nebo elipsoidy (poněkud zmáčknutý koule) (Obrázek 4). Neobsahují žádné stopy spirálních ramen. Jejich světlu dominují starší načervenalé hvězdy (populace II hvězdy diskutované v galaxii Mléčné dráhy)., Ve větších blízkých eliptikách lze identifikovat mnoho kulových klastrů. Prachové a emisní mlhoviny nejsou v eliptických galaxiích nápadné, ale mnoho z nich obsahuje malé množství mezihvězdné hmoty.

obrázek 4: eliptické galaxie. a) ESO 325-G004 je obří eliptická galaxie. Kolem okrajů tohoto obrazu lze vidět další eliptické galaxie. b) Tato eliptická galaxie pravděpodobně vznikla kolizí dvou spirálních galaxií., (kredit: úprava práce NASA, ESA, and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA); credit b: změna práce ESA/Hubble, NASA)

Eliptické galaxie ukazují různé stupně zploštění, od systémů, které jsou přibližně kulovité až ty, které přístup rovinnost spirály. Vzácné obří eliptiky (například ESO 325-G004 na obrázku 4) dosahují luminosit 1011lsun. Hmotnost v obří eliptice může být až 1013msun., Průměry těchto velkých galaxií přesahují několik set tisíc světelných let a jsou podstatně větší než největší spirály. Ačkoli jednotlivé hvězdy obíhají kolem středu eliptické galaxie, oběžné dráhy nejsou všechny ve stejném směru, jak se vyskytuje ve spirálech. Zdá se tedy, že eliptika se systematicky neotáčí, což ztěžuje odhad, kolik temné hmoty obsahují.

zjistíme, že eliptické galaxie se pohybují od právě popsaných obrů až po trpaslíky, kteří mohou být nejběžnějším druhem galaxie., Trpasličí eliptické (někdy nazývané trpasličí sféroidály) unikly našemu oznámení po dlouhou dobu, protože jsou velmi slabé a obtížně viditelné. Příkladem trpasličí eliptické je trpasličí sféroidní galaxie Leo I znázorněná na obrázku 5. Svítivost tohoto typického trpaslíka je přibližně stejná jako u nejjasnějších kulových shluků.

mezi obřími a trpasličími eliptickými galaxiemi jsou systémy jako M32 a M110, dva společníci galaxie Andromeda. I když jsou často označovány jako trpasličí eliptické, tyto galaxie jsou výrazně větší než galaxie, jako je Leo I.,

obrázek 5: trpasličí eliptická galaxie. M32, trpasličí eliptická galaxie a jeden ze společníků obří galaxie Andromeda M31. M32 je trpaslík podle galaktických standardů, protože je pouze 2400 světelných let napříč. (kredit: NOAO/AURA/NSF)

Nepravidelné Galaxie

Hubble klasifikovaných galaxií, které nemají pravidelné tvary spojené s kategoriemi, které jsme právě popsali do všehochuť bin nepravidelné galaxie, a budeme i nadále používat své funkční období., Nepravidelné galaxie mají obvykle nižší hmotnosti a luminosity než spirální galaxie. Nepravidelné galaxie se často objevují neuspořádané a mnoho z nich prochází relativně intenzivní aktivitou tvorby hvězd. Obsahují jak mladé populace i hvězdy a staré populace II hvězdy.

dvě nejznámější nepravidelná galaxie Velký Magellanův Oblak a Malý Magellanův Oblak (Obrázek 6), které jsou ve vzdálenosti o něco více než 160.000 světelných let a patří mezi naše nejbližší extragalaktických sousedy., Jejich názvy odrážejí skutečnost, že Ferdinand Magellan a jeho posádku, aby jejich kolo-pro-svět cestu, byli první Evropští cestovatelé si jich všimnout. I když to není viditelné ze Spojených Států a Evropy, tyto dva systémy jsou významné z Jižní Polokoule, kde vypadají jako chomáčky mraků na noční obloze. Vzhledem k tomu, že jsou jen asi desetina tak vzdálená jako galaxie Andromeda, představují pro astronomy vynikající příležitost ke studiu mlhovin, hvězdokup, proměnných hvězd a dalších klíčových objektů v prostředí jiné galaxie., Například, Velké Magellanovo Mračno obsahuje 30 Doradus komplex (také známý jako Mlhovina Tarantule), jeden z největších a nejzářivějších skupin veleobří hvězdy známé v žádné galaxii.

Obr. 6: 4-Meter Telescope na Cerro Tololo Inter-American Observatory Silueta proti Jižní Obloze. Mléčná dráha je vidět napravo od kopule a velké a malé Magellanské mraky jsou vidět vlevo., (kredit: Roger Smith/NOAO/AURA/NSF)

Malý Magellanův Oblak je podstatně méně masivní než Velký Magellanův Oblak, a to je šest krát delší než to je široké. Tato úzká moudra materiálu ukazuje přímo k naší galaxii jako šipka. Malý Magellanský mrak byl s největší pravděpodobností zkroucen do svého současného tvaru gravitačními interakcemi s Mléčnou dráhou., Velkou stopu trosek z této interakce mezi Mléčnou dráhou a Malý Magellanův Oblak byl poseté po obloze a je viděn jako série plynu mraky pohybující se na abnormálně vysoké rychlosti, známé jako Magellanova Proudu. Uvidíme, že tento druh interakce mezi galaxiemi pomůže vysvětlit nepravidelné tvary celá tato kategorie malých galaxií,

Galaxy Evolution

Povzbuzen úspěchem z H-R diagramu pro hvězdy (viz Analýza Starlight), astronomové studovat galaxie doufal, že najde nějaký srovnatelný systém, kde jsou rozdíly ve vzhledu může být vázána na různé vývojové etapy v životě galaxie. Nebylo by hezké, kdyby se každá eliptická galaxie vyvinula například do spirály, stejně jako se každá hvězda hlavní posloupnosti vyvíjí v červeného obra? Několik jednoduchých nápadů tohoto druhu se snažil, některé Hubble sám, ale nikdo obstály ve zkoušce času (a pozorování).,

protože nebylo možné nalézt jednoduché schéma pro vývoj jednoho typu galaxie do druhého, astronomové pak inklinovali k opačnému úhlu pohledu. Na chvíli, většina astronomů myslela, že všechny galaxie vznikla velmi brzy v historii vesmíru a že rozdíly mezi nimi měl co do činění s rychlost tvorby hvězd. Eliptické byly ty galaxie, ve kterých byla veškerá mezihvězdná hmota rychle přeměněna na hvězdy. Spirály byly galaxie, ve kterých vznik hvězd probíhal pomalu po celou dobu životnosti galaxie. Tato myšlenka se ukázala být také příliš jednoduchá.,

dnes chápeme, že alespoň některé galaxie změnily typy za miliardy let od začátku vesmíru. Jak uvidíme v pozdějších kapitolách, srážky a fúze mezi galaxiemi mohou dramaticky změnit spirální galaxie na eliptické galaxie. Dokonce i izolované spirály (bez sousedních galaxií v dohledu) mohou časem změnit svůj vzhled. Jak spotřebovávají svůj plyn, rychlost tvorby hvězd se zpomalí a spirálové ramena se postupně stanou méně nápadnými., Po dlouhou dobu proto spirály začínají vypadat spíše jako galaxie uprostřed obrázku 3 (které astronomové označují jako typy S0).

v posledních několika desetiletích se studium toho, jak se galaxie vyvíjejí po celou dobu životnosti vesmíru, stalo jednou z nejaktivnějších oblastí astronomického výzkumu. Budeme podrobněji diskutovat o vývoji galaxií ve vývoji a distribuci galaxií, ale nejprve se podívejme podrobněji na to, jaké jsou různé galaxie.,

Slovníček pojmů

eliptické galaxie: galaxie, jejichž tvar elipsy, a že neobsahuje žádné nápadné mezihvězdný materiál

nepravidelné galaxie: galaxie bez jakékoli jasné, symetrie nebo vzor; ani spirále ani eliptické galaxii

spirální galaxie: zploštělé, rotující galaxii větrník-jako paže mezihvězdného materiálu a mladé hvězdy, vinutí z jeho centrální boule