SPIRÁLNÍ GALAXIE: VLASTNOSTI A TYPY - ARTE - 2025

Spirální galaxie je monumentální shluk kotoučovitých hvězdy s spirálních ramen, připomínající tvar větrník. Tvar ramen se velmi liší, ale obecně je kondenzované centrum jasně odlišeno obklopené diskem, ze kterého vyrůstají spirály.

Téměř 60% galaxií, které jsou v současnosti známy, jsou spirály s následujícími charakteristickými strukturami: centrální boule nebo galaktická boule, disk, spirální ramena a halo.

Obrázek 1. Galaxie Větrník v souhvězdí Ursa Major se nachází 21 milionů světelných let od Země. Zdroj: Wikimedia Commons. ESA / Hubble.

Jsou to galaxie mimořádné krásy, které lze nalézt v souhvězdích, jako je Eridano. Všechny byly zakódovány díky práci astronoma Edwina Hubbla (1889-1953).

vlastnosti

Dvě třetiny spirálních galaxií mají centrální lištu, která tvoří podtyp nazývaný spirálovité galaxie se zamřížováním, což je odlišuje od jednoduchých spirálních galaxií. Mají jen dvě spirály vycházející z tyče a vinutí stejným směrem. Naše Mléčná dráha je příkladem zakázané spirálové galaxie, i když ji z naší pozice nemůžeme pozorovat.

Centrální boule je načervenalé barvy díky přítomnosti starších hvězd. V jádru je málo plynu a ve středu se obvykle nachází černá díra.

Disk je zčásti namodralý a bohatý na plyn a prach, s přítomností mladých a žhavějších hvězd, které obíhají téměř kruhovými cestami kolem galaktického jádra, ale pomaleji než jádro.

Pokud jde o spirály, přicházejí ve velkém množství, počínaje těmi, které se pevně ovíjejí kolem centrální boule, nebo na ní uspořádané paže otevřenější. Vynikají díky velkému počtu horkých, modrých a mladých hvězd, které obsahují.

Existuje několik teorií o tom, proč jsou vytvořeny, o kterých budeme mluvit později.

Konečně je tu kulatý halo obklopující celý disk, chudý na plyn a prach, ve kterém jsou nejstarší hvězdy seskupeny do kulovitých hvězdokup, obrovské klastry s tisíci a dokonce miliony hvězd, které se pohybují vysokou rychlostí.

Druhy spirálních galaxií

Pro klasifikaci galaxií podle jejich morfologie (vzhled při pohledu ze Země) se používá ladicí vidlička vytvořená Edwinem Hubbleem v roce 1936. Tato klasifikace byla později upravena jinými astronomy přidáním subtypů a čísel k původní notaci.

Hubblové galaxie kódovaly dopisy tímto způsobem: E pro eliptické galaxie, SO pro galaxie ve tvaru čočky a S pro spirály.

Později byly přidány další dvě kategorie, aby zahrnovaly spirálové galaxie s pruhovanou strukturou SB a galaxie, jejichž tvar nesleduje vzor a jsou nepravidelné: Irr. Asi 90% všech pozorovaných galaxií je eliptických nebo spirálních. Pouze 10% je v kategorii Irr.

Obrázek 2. Schéma galaxií. Zdroj: Wikimedia Commons. Původním uploaderem byl Cosmo0 na anglické Wikipedii. (Původní text: Není uveden).

Hubble věřil, že galaxie začaly svůj život jako sférické struktury typu E0, a poté vyvinuly zbraně a staly se spirálovými galaxiemi, které by nakonec byly nepravidelné.

Ukázalo se však, že tomu tak není. Eliptické galaxie mají mnohem pomalejší rotační pohyb, který jim nezpůsobí zploštění a vytvoření spirály.

Na ramenech Hubblovy ladičky jsou spirálové galaxie: S pro normální spirály a SB pro spirály s omezením. Malá písmena označují podtypy: „a“ označuje, že cívky jsou pevně uzavřeny kolem jádra, zatímco „c“ je použito, když jsou volnější. Také se odpovídajícím způsobem zvyšuje podíl plynu.

Mléčná dráha je typu SBb, se Sluncem v jednom ze spirálních ramen: rameno Orionu, tak zvané, protože také obsahuje hvězdy této konstelace, jednu z nejvýraznějších z Země.

Teorie o původu spirály

Původ spirálních ramen není dosud s jistotou znám, existuje však několik teorií, které se je snaží vysvětlit. Nejprve astronomové pozorovali, že různé struktury ve spirálové galaxii rotují různými rychlostmi. Toto je známé jako diferenciální rotace a je to charakteristika těchto typů galaxií.

Vnitřek disku spirálních galaxií rotuje mnohem rychleji než zevnějšek, zatímco halo se neotáčí. Z tohoto důvodu se nejprve věřilo, že to byla příčina objevujících se spirál a nejen to, je to také důkaz existence temné hmoty.

Pokud by tomu tak ale bylo, spirály by byly krátkodobé (samozřejmě astronomicky), protože by se nakonec obaly kolem sebe a zmizely.

Hustota vln a vlastní šíření hvězd

Více přijímaná teorie vysvětlit existenci spirály je to hustotních vln. Tato teorie, kterou vytvořil švédský astronom Bertil Lindblad (1895-1965), předpokládá, že hmota zažívá variace ve své koncentraci, která se stejně jako zvuk může šířit v galaktickém prostředí.

Tímto způsobem se vytvoří oblasti s větší koncentrací, jako jsou spirály, a další s méně, což by byly mezery mezi nimi. Tyto oblasti však mají omezenou dobu trvání, takže zbraně se mohou pohybovat, i když jejich tvar v průběhu času přetrvává.

To vysvětluje, proč jsou spirály velmi aktivními regiony, pokud jde o hvězdnou výrobu. Tam jsou plyn a prach koncentrovanější, takže gravitace zasahuje tak, že hmota se shlukuje a vytváří protostars, což dává vznik mladým a masivním hvězdám.

Druhou teorií, která se snaží vysvětlit spirály, je teorie sebepropagace. Je známo, že masivní modré hvězdy ve spirálních ramenech mají ve srovnání s chladnějšími, červenějšími hvězdami v jádru krátkodobou životnost.

První z nich obvykle končí svůj život gigantickými explozemi supernovy, ale materiál lze recyklovat na nové hvězdy na stejném místě jako ty předchozí: spirálová ramena.

To by vysvětlovalo perzistenci paží, ale ne jejich původ. Z tohoto důvodu astronomové spíše věří, že jsou způsobeny kombinací faktorů: stejná diferenciální rotace, existence hustotních vln, vlastní šíření hvězd a interakce s jinými galaxiemi.

Všechny tyto okolnosti společně vedou k různým typům spirálových ramen: tenká a jasně ohraničená nebo silná a špatně definovaná.

Rozdíly s eliptickými galaxiemi

Nejviditelnějším rozdílem je to, že hvězdy v eliptických galaxiích jsou rovnoměrněji rozloženy než ve spirálech. V nich se jeví koncentrované v načervenalém disku a rozptýlené ve spirálových ramenech namodralé barvy, zatímco distribuce v eliptických galaxiích je oválná.

Dalším charakteristickým rysem je přítomnost nebo nepřítomnost mezihvězdného plynu a prachu. V eliptických galaxiích se většina hmoty dávno změnila na hvězdy, takže mají málo plynu a prachu.

Spirálové galaxie mají oblasti, kde je bohatý plyn a prach, z nichž vznikají nové hvězdy.

Další pozoruhodný rozdíl je typ hvězd. Astronomové rozlišují dvě hvězdné populace: populace I mladá a populace II, starší hvězdy. Eliptické galaxie obsahují hvězdy hvězdy II a několik prvků těžších než helium.

Naproti tomu spirální galaxie obsahují populace I a II. Na disku a pažích převládá populace I, mladší as vysokou metalicitou. To znamená, že obsahují těžké prvky, zbytky hvězd, které již zmizely, zatímco v halou jsou nejstarší hvězdy.

To je důvod, proč se hvězdy stále tvoří ve spirálních galaxiích, zatímco v eliptických galaxiích ne. A je to tak, že eliptické galaxie jsou pravděpodobně výsledkem kolizí mezi spirálovými a nepravidelnými galaxiemi, během nichž většina kosmického prachu zmizí as tím i možnost vytváření nových hvězd.

Tyto srážky mezi galaxiemi jsou častými událostmi, ve skutečnosti se předpokládá, že Mléčná dráha je ve střetu s malými satelitními galaxiemi: galaxie trpasličí eliptické trpasličí galaxie SagDEG a trpasličí galaxie Canis Major.

Srovnávací tabulka

Rozdíly mezi eliptickými a spirálovými galaxiemi. Zdroj: Fanny Zapata.

Příklady spirálních galaxií

Spirálové galaxie oplývají vesmírem. Při pohledu ze Země jsou díky svým různým podobám objekty mimořádné krásy. Například v souhvězdí Eridano existuje pět spirálních galaxií různých typů, včetně tří zakrytých. Jedním z nich je NGC 1300, viz níže.

Obrázek 3. Zakřivená spirální galaxie NGC 1300 v Erídanu. Kevin Gill z Los Angeles, Kalifornie, Spojené státy americké

Mléčná dráha

Je to galaxie, v níž je umístěna sluneční soustava v jednom ze svých spirálních ramen. Obsahuje 100 až 400 miliard hvězd s odhadovanou velikostí 150 až 200 tisíc světelných let. Je součástí takzvané místní skupiny galaxií, spolu s Andromedou a asi 50 dalšími galaxiemi, téměř všemi trpaslíky.

Andromeda

Také známý jako M31, nachází se v souhvězdí Andromeda, blízko k Cassiopeii s jeho rozeznatelným tvarem W. To lze vidět pouhým okem nebo s dobrým dalekohledem za jasných bezměsíčných nocí.

Ačkoli se to již objevilo v záznamech starověkých arabských astronomů, nebylo známo, že se jedná o galaxii až na začátku 20. století, díky pozorování Edwina Hubbla.

Obrázek 4. Galaxie Andromeda. Zdroj: Pixabay.

Je to asi 2,5 milionu světelných let daleko a je o velikosti Mléčné dráhy, i když se předpokládá, že je o něco větší. Nedávné odhady však ukazují, že jeho hmotnost je srovnatelná s hmotou naší vlastní galaxie.

Andromeda se k nám blíží velkou rychlostí, takže se očekává, že za přibližně 4,5 miliardy let dojde ke srážce s Mléčnou dráhou, čímž vznikne obrovská eliptická galaxie.

Whirlpool Galaxy

Objevuje se v Messierově katalogu jako objekt M51 a byl objeven samotným Charlesem Messierem v roce 1773. Nachází se v souhvězdí Canes Venatici na boreální obloze, poblíž Bootes a Leo, odkud je vidět dalekohledem.

Tento majestátní astronomický objekt má typický tvar spirálové galaxie a je v odhadované vzdálenosti mezi 16 a 27 miliony světelných let. Má doprovodnou galaxii jasně viditelnou na obrázcích dalekohledu: galaxii NGC 5195.

Obrázek 5. Whirlpool Galaxy a jeho satelitní galaxie. Zdroj: Wikimedia Commons. NASA, ESA, S. Beckwith (STScI) a Hubble Heritage Team STScI / AURA)

Reference

1. Carroll, B. Úvod do moderní astrofyziky. 2. Edice. Pearson.
2. Heras, A. Úvod Astronomie a astrofyzika. Obnoveno z: antonioheras.com.
3. Oster, L. 1984. Modern Astronomy. Redakční reverté.
4. Wikipedia. Formování a vývoj galaxií. Obnoveno z: es.wikipedia.org.
5. Wikipedia. Spirální galaxie. Obnoveno z: en.wikipedia.org.