در سال 1845، ستاره شناس انگلیسی لرد راس، یک کلاس کامل از سحابی های مارپیچی را کشف کرد. ماهیت آنها تنها در آغاز قرن بیستم تثبیت شد. دانشمندان ثابت کرده اند که این سحابی ها منظومه های ستاره ای عظیمی شبیه کهکشان ما هستند، اما میلیون ها سال نوری از آن فاصله دارند.
اطلاعات عمومی
کهکشان های مارپیچی (عکس های این مقاله ویژگی های ساختار آنها را نشان می دهد) شبیه یک جفت نعلبکی روی هم چیده شده یا یک عدسی دو محدب هستند. آنها می توانند هم یک دیسک ستاره ای عظیم و هم هاله را تشخیص دهند. قسمت مرکزی که از نظر بصری شبیه تورم است، معمولاً برآمدگی نامیده می شود. و نوار تاریک (لایه ای مات از محیط بین ستاره ای) که در امتداد قرص قرار دارد، غبار بین ستاره ای نامیده می شود.
کهکشان های مارپیچی معمولاً با حرف S نشان داده می شوند. علاوه بر این، آنها معمولاً بر اساس درجه ساختار تقسیم می شوند. برای انجام این کار، حروف a، b یا c به شخصیت اصلی اضافه می شود. بنابراین، Sa مربوط به کهکشانی با کهکشان توسعه نیافته استساختار مارپیچی، اما با یک هسته بزرگ. طبقه سوم - Sc - به اجسام مخالف، با هسته ضعیف و شاخه های مارپیچی قدرتمند اشاره دارد. برخی از سیستم های ستاره ای در قسمت مرکزی ممکن است یک جامپر داشته باشند که معمولاً به آن میله می گویند. در این حالت، علامت B به علامت اضافه می شود. کهکشان ما از نوع متوسط و بدون جامپر است.
ساختارهای دیسک مارپیچی چگونه شکل گرفتند؟
اشکال صفحه‌ای مسطح با چرخش خوشه‌های ستاره‌ای توضیح داده می‌شوند. این فرضیه وجود دارد که در حین شکل گیری کهکشان، نیروی گریز از مرکز از فشرده شدن ابر به اصطلاح پیش کهکشانی در جهتی عمود بر محور چرخش جلوگیری می کند. همچنین باید بدانید که ماهیت حرکت گازها و ستارگان درون سحابی ها یکسان نیست: خوشه های پراکنده سریعتر از ستاره های قدیمی می چرخند. به عنوان مثال، اگر سرعت چرخش مشخصه گاز 150-500 کیلومتر بر ثانیه باشد، ستاره هاله همیشه کندتر حرکت می کند. و برآمدگی های متشکل از چنین اجسامی سرعتی سه برابر کمتر از دیسک خواهند داشت.
گاز ستاره
میلیاردها منظومه ستاره ای که در مدار خود در داخل کهکشان ها حرکت می کنند را می توان مجموعه ای از ذراتی دانست که نوعی گاز ستاره ای را تشکیل می دهند. و آنچه از همه جالبتر است، خواص آن بسیار نزدیک به گاز معمولی است. مفاهیمی مانند «تمرکز ذرات»، «چگالی»، «فشار»، «دما» را می توان برای آن به کار برد. آنالوگ آخرین پارامتر در اینجا میانگین انرژی استحرکت "آشوب" ستارگان. در قرص‌های چرخشی که توسط گاز ستاره‌ای تشکیل شده‌اند، امواجی از نوع مارپیچی با چگالی کم‌افزایی-فشردگی نزدیک به امواج صوتی می‌توانند منتشر شوند. آنها قادرند با سرعت زاویه ای ثابت برای چند صد میلیون سال دور کهکشان بچرخند. آنها مسئول تشکیل شاخه های مارپیچی هستند. در لحظه ای که فشرده سازی گاز اتفاق می افتد، فرآیند تشکیل ابرهای سرد آغاز می شود که منجر به تشکیل ستاره فعال می شود.
این جالب است
در سیستم های هاله ای و بیضوی، گاز دینامیک است، یعنی داغ است. بر این اساس، حرکت ستارگان در کهکشانی از این نوع آشفته است. در نتیجه، میانگین اختلاف سرعت آنها برای اجسام نزدیک چند صد کیلومتر در ثانیه است (پراکندگی سرعت). برای گازهای ستاره ای، پراکندگی سرعت معمولاً 10-50 کیلومتر بر ثانیه است، "درجه" آنها به طور قابل توجهی سرد است. اعتقاد بر این است که دلیل این تفاوت در آن زمان های دور (بیش از ده میلیارد سال پیش) نهفته است، زمانی که کهکشان های کیهان تازه شروع به شکل گیری کرده بودند. اجزای کروی اولین کسانی بودند که شکل گرفتند.
امواج مارپیچی به امواج چگالی گفته می شود که در امتداد یک دیسک در حال چرخش قرار دارند. در نتیجه، تمام ستارگان یک کهکشان از این نوع، به زور به شاخه های خود خارج می شوند، سپس از آنجا خارج می شوند. تنها جایی که سرعت بازوهای مارپیچی و ستارگان بر هم منطبق است، دایره‌ای است که به آن دایره‌ای می‌گویند. به هر حال، این جایی است که خورشید قرار دارد.برای سیاره ما، این شرایط بسیار مساعد است: زمین در مکانی نسبتاً آرام در کهکشان وجود دارد، در نتیجه، برای چندین میلیارد سال تحت تأثیر فاجعه‌های در مقیاس کهکشانی قرار نگرفته است.
ویژگی های کهکشان های مارپیچی
برخلاف سازندهای بیضوی، هر کهکشان مارپیچی (نمونه هایی را می توانید در عکس های ارائه شده در مقاله مشاهده کنید) طعم منحصر به فرد خود را دارد. اگر نوع اول با آرامش، ایستایی، ثبات همراه باشد، نوع دوم پویایی، گردباد، چرخش است. شاید به همین دلیل است که ستاره شناسان می گویند که کیهان (کیهان) "خشمناک" است. ساختار یک کهکشان مارپیچی شامل یک هسته مرکزی است که بازوها (شاخه های) زیبایی از آن بیرون می آیند. آنها به تدریج خطوط خود را در خارج از خوشه ستاره ای خود از دست می دهند. چنین ظاهری نمی تواند با یک حرکت قدرتمند و سریع همراه باشد. کهکشان های مارپیچی با اشکال مختلف و همچنین الگوهای شاخه هایشان مشخص می شوند.
کهکشان ها چگونه طبقه بندی می شوند
با وجود این تنوع، دانشمندان توانستند تمام کهکشان های مارپیچی شناخته شده را طبقه بندی کنند. ما تصمیم گرفتیم از درجه توسعه بازوها و اندازه هسته آنها به عنوان پارامتر اصلی استفاده کنیم و سطح فشرده سازی در پس زمینه به عنوان غیرضروری محو شود.
Sa
ادوین پی. هابل آن دسته از کهکشان های مارپیچی را که شاخه های توسعه نیافته دارند به کلاس Sa اختصاص داد. چنین خوشه هایی همیشه هسته های بزرگی دارند. اغلب مرکز یک کهکشان از یک طبقه معیننصف اندازه کل خوشه است. این اشیاء با کمترین بیان مشخص می شوند. حتی می توان آنها را با خوشه های ستاره ای بیضوی مقایسه کرد. اغلب کهکشان های مارپیچی کیهان دارای دو بازو هستند. آنها در لبه های مخالف هسته قرار دارند. شاخه ها به روشی متقارن و مشابه باز می شوند. با فاصله گرفتن از مرکز، روشنایی شاخه ها کاهش می یابد و در یک فاصله معین به هیچ وجه قابل مشاهده نیستند و در مناطق پیرامونی خوشه گم می شوند. با این حال، اشیایی هستند که نه دو، بلکه بیشتر آستین دارند. درست است، چنین ساختاری از کهکشان بسیار نادر است. حتی نادرتر سحابی های نامتقارن هستند، زمانی که یک شاخه از دیگری توسعه یافته تر است.
Sb and Sc
زیرکلاس Edwin P. Hubble Sb دارای بازوهای توسعه یافته تری است، اما آنها انشعابات غنی ندارند. هسته ها به طور قابل توجهی کوچکتر از گونه های اول هستند. سومین زیر کلاس (Sc) از خوشه های ستاره ای مارپیچی شامل اجرام با شاخه های بسیار توسعه یافته است، اما مرکز آنها نسبتا کوچک است.
آیا تولد دوباره امکان پذیر است؟
دانشمندان دریافته اند که ساختار مارپیچی نتیجه حرکت ناپایدار ستارگان است که در نتیجه فشردگی قوی ایجاد می شود. علاوه بر این، باید توجه داشت که، به عنوان یک قاعده، غول های داغ در بازوها متمرکز می شوند و توده های اصلی ماده پراکنده - غبار بین ستاره ای و گاز بین ستاره ای - در آنجا انباشته می شوند. این پدیده را از زاویه دیگری نیز می توان دید. شکی نیست که یک خوشه ستاره ای بسیار فشرده در جریان تکامل خود استدیگر نمی تواند درجه فشرده سازی خود را از دست بدهد. از این رو، انتقال مخالف نیز غیرممکن است. در نتیجه، نتیجه می گیریم که کهکشان های بیضوی نمی توانند به یک کهکشان مارپیچی تبدیل شوند و بالعکس، زیرا کیهان (کیهان) به این ترتیب چیده شده است. به عبارت دیگر، این دو نوع خوشه ستاره ای دو مرحله متفاوت از یک تکامل تکاملی نیستند، بلکه سیستم های کاملاً متفاوتی هستند. هر یک از این گونه ها به دلیل نسبت تراکم متفاوت، نمونه ای از مسیرهای تکاملی مخالف هستند. و این ویژگی به نوبه خود به تفاوت در چرخش کهکشان ها بستگی دارد. برای مثال، اگر یک منظومه ستاره‌ای در طول شکل‌گیری چرخش کافی دریافت کند، می‌تواند بازوهای مارپیچی را منقبض کند و ایجاد کند. اگر درجه چرخش ناکافی باشد، کهکشان کمتر فشرده می شود و شاخه های آن تشکیل نمی شود - یک شکل کلاسیک بیضوی خواهد بود.
تفاوت های دیگری در چیست
تفاوت های دیگری نیز بین سیستم های ستاره ای بیضوی و مارپیچی وجود دارد. بنابراین، اولین نوع کهکشان، که سطح فشرده‌سازی پایینی دارد، با مقدار کمی (یا عدم وجود کامل) ماده پراکنده مشخص می‌شود. در عین حال، خوشه های مارپیچی با سطح فشرده سازی بالا حاوی ذرات گاز و غبار هستند. دانشمندان این تفاوت را به شکل زیر توضیح می دهند. ذرات غبار و ذرات گاز به طور دوره ای در طول حرکت خود با هم برخورد می کنند. این فرآیند غیر کشسان است. پس از برخورد، ذرات مقداری از انرژی خود را از دست می دهند و در نتیجه به تدریج در آن قرار می گیرندمکان‌هایی در منظومه ستاره‌ای که کمترین انرژی پتانسیل را دارند.
سیستم های بسیار فشرده
اگر فرآیندی که در بالا توضیح داده شد در یک منظومه ستاره ای بسیار فشرده اتفاق بیفتد، پس ماده پراکنده باید در صفحه اصلی کهکشان بنشیند، زیرا در اینجا است که سطح انرژی پتانسیل کمترین است. در اینجا ذرات گاز و گرد و غبار جمع آوری می شود. علاوه بر این، ماده پراکنده حرکت خود را در صفحه اصلی خوشه ستاره ای آغاز می کند. ذرات در مدارهای دایره ای تقریباً موازی حرکت می کنند. در نتیجه، برخورد در اینجا بسیار نادر است. اگر آنها اتفاق بیفتند، تلفات انرژی ناچیز است. از این نتیجه می شود که ماده بیشتر به سمت مرکز کهکشان حرکت نمی کند، جایی که انرژی پتانسیل سطح پایین تری دارد.
سیستم های فشرده ضعیف
حالا نحوه رفتار یک کهکشان بیضوی را در نظر بگیرید. سیستم ستاره ای از این نوع با توسعه کاملاً متفاوت این فرآیند متمایز می شود. در اینجا، صفحه اصلی به هیچ وجه یک منطقه مشخص با سطح پایین انرژی پتانسیل نیست. کاهش شدید در این پارامتر فقط در جهت مرکزی خوشه ستاره ای رخ می دهد. و این بدان معنی است که غبار و گاز بین ستاره ای به مرکز کهکشان جذب خواهد شد. در نتیجه، چگالی ماده پراکنده در اینجا بسیار بالا خواهد بود، بسیار بیشتر از پراکندگی مسطح در یک سیستم مارپیچی. ذرات گرد و غبار و گاز جمع شده در مرکز تجمع تحت اثر نیروی جاذبه شروع به کوچک شدن خواهند کرد و در نتیجه ناحیه کوچکی از ماده متراکم را تشکیل می دهند. دانشمندان پیشنهاد می کنند که از این موضوع در آیندهستاره های جدید شروع به شکل گیری می کنند. چیز دیگری در اینجا مهم است - یک ابر کوچک از گاز و غبار، که در هسته یک کهکشان ضعیف فشرده قرار دارد، اجازه نمی دهد در طول رصد شناسایی شود.
مراحل میانی
ما دو نوع اصلی از خوشه های ستاره ای را در نظر گرفته ایم - با سطح فشرده سازی ضعیف و قوی. با این حال، مراحل میانی نیز وجود دارد که فشرده سازی سیستم بین این پارامترها است. در چنین کهکشانی، این ویژگی به اندازه کافی قوی نیست که ماده پراکنده در امتداد کل صفحه اصلی خوشه جمع شود. و در عین حال، آنقدر ضعیف نیست که ذرات گاز و غبار در ناحیه هسته متمرکز شوند. در چنین کهکشانی، ماده پراکنده در صفحه کوچکی جمع می شود که در اطراف هسته خوشه ستاره ای جمع می شود.
کهکشان های میله ای
نوع فرعی دیگری از کهکشان های مارپیچی شناخته شده است - این یک خوشه ستاره ای با میله است. ویژگی آن به شرح زیر است. اگر در یک سیستم مارپیچی معمولی بازوها مستقیماً از هسته دیسکی شکل خارج شوند، در این نوع مرکز در وسط پل مستقیم قرار دارد. و شاخه های چنین خوشه ای از انتهای این بخش شروع می شود. آنها را کهکشان های مارپیچی متقاطع نیز می نامند. به هر حال، ماهیت فیزیکی این جامپر هنوز ناشناخته است.
علاوه بر این، دانشمندان نوع دیگری از خوشه های ستاره ای را کشف کرده اند. آنها مانند کهکشان های مارپیچی دارای یک هسته هستند، اما بازو ندارند. وجود یک هسته نشان دهنده فشرده سازی قوی است، اماتمام پارامترهای دیگر شبیه سیستم های بیضی هستند. این گونه خوشه ها عدسی شکل نامیده می شوند. دانشمندان پیشنهاد می کنند که این سحابی ها در نتیجه از بین رفتن ماده پراکنده توسط یک کهکشان مارپیچی شکل گرفته اند.
