En 1845, el astrónomo inglés Lord Ross descubrió toda una clase de nebulosas de tipo espiral. Su naturaleza se estableció solo a principios del siglo XX. Los científicos han demostrado que estas nebulosas son enormes sistemas estelares similares a nuestra galaxia, pero están a muchos millones de años luz de distancia.
Información general
Las galaxias espirales (las fotos de este artículo demuestran las características de su estructura) parecen un par de platillos apilados o una lente biconvexa. Pueden detectar tanto un disco estelar masivo como un halo. La parte central, que visualmente se asemeja a una hinchazón, se denomina comúnmente protuberancia. Y la banda oscura (una capa opaca del medio interestelar) que corre a lo largo del disco se llama polvo interestelar.
Las galaxias espirales generalmente se denotan con la letra S. Además, generalmente se dividen según el grado de estructura. Para ello, se añaden las letras a, b o c al carácter principal. Así, Sa corresponde a una galaxia con un subdesarrolladoestructura espiral, pero con un núcleo grande. La tercera clase, Sc, se refiere a objetos opuestos, con un núcleo débil y poderosas ramas en espiral. Algunos sistemas estelares en la parte central pueden tener un puente, que comúnmente se llama barra. En este caso, se añade a la designación el símbolo B. Nuestro Galaxy es de tipo intermedio, sin puente.
¿Cómo se formaron las estructuras de disco en espiral?
Las formas planas en forma de disco se explican por la rotación de los cúmulos estelares. Existe la hipótesis de que durante la formación de una galaxia, la fuerza centrífuga impide la compresión de la llamada nube protogaláctica en una dirección perpendicular al eje de rotación. También debe tener en cuenta que la naturaleza del movimiento de los gases y las estrellas dentro de las nebulosas no es la misma: los cúmulos difusos giran más rápido que las estrellas viejas. Por ejemplo, si la velocidad de rotación característica del gas es de 150 a 500 km/s, la estrella del halo siempre se moverá más lentamente. Y las protuberancias que consisten en tales objetos tendrán una velocidad tres veces menor que los discos.
Gas estelar
Los miles de millones de sistemas estelares que se mueven en sus órbitas dentro de las galaxias pueden considerarse como una colección de partículas que forman una especie de gas estelar. Y lo que es más interesante, sus propiedades son muy cercanas a las del gas ordinario. Se le pueden aplicar conceptos tales como "concentración de partículas", "densidad", "presión", "temperatura". El análogo del último parámetro aquí es la energía promediadamovimiento "caótico" de las estrellas. En discos giratorios formados por gas estelar, pueden propagarse ondas de tipo espiral de densidad de rarefacción-compresión cercanas a las ondas sonoras. Son capaces de correr alrededor de la galaxia a una velocidad angular constante durante varios cientos de millones de años. Son responsables de la formación de ramas espirales. En el momento en que se produce la compresión del gas, comienza el proceso de formación de nubes frías, lo que conduce a la formación activa de estrellas.
Esto es interesante
En sistemas halo y elípticos, el gas es dinámico, es decir, caliente. En consecuencia, el movimiento de las estrellas en una galaxia de este tipo es caótico. Como resultado, la diferencia promedio entre sus velocidades para objetos espacialmente cercanos es de varios cientos de kilómetros por segundo (dispersión de velocidad). Para los gases estelares, la velocidad de dispersión suele ser de 10-50 km/s, respectivamente, su "grado" es notablemente frío. Se cree que la razón de esta diferencia se encuentra en aquellos tiempos lejanos (hace más de diez mil millones de años), cuando las galaxias del Universo recién comenzaban a formarse. Los componentes esféricos fueron los primeros en formarse.
Las ondas espirales se denominan ondas de densidad y corren a lo largo de un disco giratorio. Como resultado, todas las estrellas de una galaxia de este tipo son, por así decirlo, forzadas a salir a sus ramas y luego salir de allí. El único lugar donde coinciden las velocidades de los brazos espirales y las estrellas es el llamado círculo de corotación. Por cierto, aquí es donde se encuentra el sol. Para nuestro planeta, esta circunstancia es muy favorable: la Tierra existe en un lugar relativamente tranquilo de la galaxia, por lo que durante muchos miles de millones de años no se ha visto particularmente afectada por cataclismos de escala galáctica.
Características de las galaxias espirales
A diferencia de las formaciones elípticas, cada galaxia espiral (se pueden ver ejemplos en las fotos presentadas en el artículo) tiene su propio sabor único. Si el primer tipo está asociado con la calma, la estacionariedad, la estabilidad, el segundo tipo es la dinámica, los torbellinos, las rotaciones. Tal vez por eso los astrónomos dicen que el cosmos (el universo) está "furioso". La estructura de una galaxia espiral incluye un núcleo central, del cual emergen hermosos brazos (ramas). Están perdiendo gradualmente sus contornos fuera de su cúmulo estelar. Tal apariencia no puede sino asociarse con un movimiento poderoso y rápido. Las galaxias espirales se caracterizan por una variedad de formas y patrones de sus ramas.
Cómo se clasifican las galaxias
A pesar de esta diversidad, los científicos pudieron clasificar todas las galaxias espirales conocidas. Decidimos utilizar el grado de desarrollo de los brazos y el tamaño de su núcleo como parámetro principal, y el nivel de compresión se desvaneció en un segundo plano como innecesario.
Sa
Edwin P. Hubble asignó a la clase Sa aquellas galaxias espirales que tienen ramas subdesarrolladas. Dichos clústeres siempre tienen núcleos grandes. A menudo, el centro de una galaxia de una clase dada.es la mitad del tamaño de todo el grupo. Estos objetos se caracterizan por la menor expresividad. Incluso se pueden comparar con cúmulos estelares elípticos. Muy a menudo, las galaxias espirales del Universo tienen dos brazos. Están ubicados en los bordes opuestos del núcleo. Las ramas se desenrollan de manera simétrica y similar. Con la distancia del centro, el brillo de las ramas disminuye, y a cierta distancia dejan de ser visibles, perdiéndose en las regiones periféricas del cúmulo. Sin embargo, hay objetos que no tienen dos, sino más mangas. Es cierto que tal estructura de la galaxia es bastante rara. Aún más raras son las nebulosas asimétricas, cuando una rama está más desarrollada que la otra.
Sb y Sc
La subclase Sb de Edwin P. Hubble tiene brazos notablemente más desarrollados, pero no tienen ricas ramificaciones. Los núcleos son notablemente más pequeños que los de la primera especie. La tercera subclase (Sc) de cúmulos de estrellas en espiral incluye objetos con ramas muy desarrolladas, pero su centro es relativamente pequeño.
¿Es posible el renacimiento?
Los científicos han descubierto que la estructura espiral es el resultado del movimiento inestable de las estrellas, como resultado de una fuerte compresión. Además, cabe señalar que, por regla general, los gigantes calientes se concentran en los brazos y allí se acumulan las principales masas de materia difusa (polvo interestelar y gas interestelar). Este fenómeno también se puede ver desde otro ángulo. No hay duda de que un cúmulo estelar muy comprimido en el curso de su evoluciónya no puede perder su grado de compresión. Por lo tanto, la transición opuesta también es imposible. Como resultado, concluimos que las galaxias elípticas no pueden convertirse en espirales, y viceversa, porque así está organizado el cosmos (el Universo). En otras palabras, estos dos tipos de cúmulos estelares no son dos etapas diferentes de un solo desarrollo evolutivo, sino sistemas completamente diferentes. Cada uno de estos tipos es un ejemplo de caminos evolutivos opuestos debido a una relación de compresión diferente. Y esta característica, a su vez, depende de la diferencia en la rotación de las galaxias. Por ejemplo, si un sistema estelar recibe suficiente rotación durante su formación, puede contraerse y desarrollar brazos espirales. Si el grado de rotación es insuficiente, entonces la galaxia estará menos comprimida y sus ramas no se formarán, tendrá una forma elíptica clásica.
¿Qué más son las diferencias?
Existen otras diferencias entre los sistemas estelares elípticos y espirales. Así, el primer tipo de galaxia, que tiene un bajo nivel de compresión, se caracteriza por una pequeña cantidad (o ausencia total) de materia difusa. Al mismo tiempo, los cúmulos en espiral con un alto nivel de compresión contienen partículas de gas y polvo. Los científicos explican esta diferencia de la siguiente manera. Las partículas de polvo y las partículas de gas chocan periódicamente durante su movimiento. Este proceso es inelástico. Después de la colisión, las partículas pierden parte de su energía y, como resultado, se depositan gradualmente en esaslugares en el sistema estelar donde hay la menor energía potencial.
Sistemas altamente comprimidos
Si el proceso descrito anteriormente tiene lugar en un sistema estelar altamente comprimido, entonces la materia difusa debería asentarse en el plano principal de la galaxia, porque es aquí donde el nivel de energía potencial es el más bajo. Aquí es donde se recogen las partículas de gas y polvo. Además, la materia difusa comienza su movimiento en el plano principal del cúmulo estelar. Las partículas se mueven casi paralelas en órbitas circulares. Como resultado, las colisiones aquí son bastante raras. Si ocurren, entonces las pérdidas de energía son insignificantes. De esto se deduce que la materia no se mueve más hacia el centro de la galaxia, donde la energía potencial tiene un nivel aún más bajo.
Sistemas débilmente comprimidos
Ahora considera cómo se comporta una galaxia elipsoide. Un sistema estelar de este tipo se distingue por un desarrollo completamente diferente de este proceso. Aquí, el plano principal no es en absoluto una región pronunciada con un bajo nivel de energía potencial. Una fuerte disminución en este parámetro ocurre solo en la dirección central del cúmulo estelar. Y esto significa que el polvo y el gas interestelar serán atraídos hacia el centro de la galaxia. Como consecuencia, la densidad de la materia difusa aquí será muy alta, mucho mayor que con la dispersión plana en un sistema espiral. Las partículas de polvo y gas reunidas en el centro de la acumulación bajo la acción de la fuerza de atracción comenzarán a contraerse, formando así una pequeña zona de materia densa. Los científicos sugieren que a partir de este asunto en el futurocomienzan a formarse nuevas estrellas. Algo más es importante aquí: una pequeña nube de gas y polvo, ubicada en el núcleo de una galaxia débilmente comprimida, no se deja detectar durante la observación.
Etapas intermedias
Hemos considerado dos tipos principales de cúmulos estelares: con un nivel de compresión débil y uno fuerte. Sin embargo, también existen etapas intermedias cuando la compresión del sistema se encuentra entre estos parámetros. En tales galaxias, esta característica no es lo suficientemente fuerte como para que la materia difusa se acumule a lo largo de todo el plano principal del cúmulo. Y al mismo tiempo, no es lo suficientemente débil como para que las partículas de gas y polvo se concentren en la región del núcleo. En tales galaxias, la materia difusa se acumula en un pequeño plano que se concentra alrededor del núcleo del cúmulo estelar.
Galaxias barradas
Se conoce otro subtipo de galaxias espirales: se trata de un cúmulo estelar con una barra. Su característica es la siguiente. Si en un sistema espiral convencional los brazos salen directamente del núcleo en forma de disco, entonces en este tipo el centro está ubicado en el medio del puente recto. Y las ramas de tal grupo parten de los extremos de este segmento. También se les llama galaxias de espirales cruzadas. Por cierto, aún se desconoce la naturaleza física de este s altador.
Además, los científicos han descubierto otro tipo de cúmulos estelares. Se caracterizan por tener un núcleo, como las galaxias espirales, pero no tienen brazos. La presencia de un núcleo indica una fuerte compresión, perotodos los demás parámetros se asemejan a sistemas elipsoidales. Tales grupos se llaman lenticulares. Los científicos sugieren que estas nebulosas se formaron como resultado de la pérdida de materia difusa por parte de una galaxia espiral.
