Кіріспе

Галактиканың ядросынан созылатын спиральді құрылымдары бар галактикалар класы. Галактикалар класы. Спиральді галактикалар Эдвин Хабблдің 1936 жылғы «Небулалар әлемі» еңбегінде сипатталған галактикалар класын құрайды және Хаббл тізбегінің бір бөлігін құрайды. Көптеген спиральді галактикалар жұлдыздар, газ және шаңнан тұратын жалпақ, айналатын дискіден және «балшық» деп аталатын жұлдыздардың орталық шоғырлануынан тұрады. Бұл галактикалар көбінесе шар тәрізді шоғырларда орналасқан, олар жиі әлдеқайда әлсіз жұлдыздардың галосымен қоршалған. Спиральді галактикалар галактикалық дискке қарай ортасынан созылатын спиральді құрылымдарымен аталады. Спиральді қолдар – жұлдыздардың пайда болуы үздіксіз жүріп жатқан жерлері және оларды мекендейтін жас, ыстық OB жұлдыздарының арқасында айналасындағы дискіден гөрі жарқырақтау болады. Барлық спиральдардың шамамен үштен екісінде спиральді қолдар басталатын орталық балшықтан созылатын, құбылыстық құрылым түрінде қосымша компонент бар екені байқалады. Спиральді галактикалардың балшықты және балшықсыз галактикаларға қатысты үлесі ғаламның тарихында өзгерген болуы мүмкін: шамамен 8 миллиард жыл бұрын барларды құрайтын галактикалардың шамамен 10% болса, шамамен 2,5 миллиард жыл бұрын бұл көрсеткіш шамамен төрттен бірін құрады, ал қазіргі уақытта көрінетін ғаламдағы (Хаббл көлемі) галактикалардың үштен екісінен астамы балшықты. Құс жолы – балшықты спиральді галактика, бірақ оның өзі галактикалық дисктегі Жердің қазіргі орнынан байқау қиын. Галактикалық орталықта жұлдыздардан құралған балшық бар екенін көрсететін ең сенімді дәлелдер соңғы зерттеулерден, соның ішінде Спитцер ғарыш телескобынан алынған. Иррегулярлы галактикалармен бірге спиральді галактикалар бүгінгі ғаламдағы галактикалардың шамамен 60% құрайды. Олар көбінесе тығыздығы төмен аймақтарда кездеседі және галактикалар шоғырының орталықтарында сирек кездеседі.

Спиральді қолдар

Спиральдық қолдар – бұл спиральді галактикалардың ортасынан басталып созылатын жұлдыздардың аймақтары. Бұл ұзын, жұқа аймақтар спираль тәрізді болып келеді, сондықтан да спиральді галактикалар осылай аталады. Әрине, спиральді галактикалардың әртүрлі жіктелулерінде әртүрлі қол құрылымдары кездеседі. Мысалы, Sc және SBc галактикаларында қолдар өте "бос", ал Sa және SBa галактикаларында (Хаббл тізбегіне сәйкес) тығыз оралған қолдар болады. Қай жағдайда болсын да, спиральдық қолдарда көптеген жас, көк түсті жұлдыздар бар (масса тығыздығы жоғары және жұлдыздардың пайда болу қарқыны жоғары болғандықтан), осы себепті қолдар осылай жарқын болады.

Көтерілген

Бұл – жұлдыздардың ірі, тығыз жиынтығы. Бұл термин көбінесе спиральді галактикалардың көпшілігінде кездесетін жұлдыздардың орталық тобын білдіреді, және сыртқы (экспоненциалдық) диск жарығының ішкі тарапына қарай ескерілгеннен артық жұлдыздық жарық ретінде анықталады. Хаббл классификациясы бойынша, Sa галактикаларының ірілігі әдетте II популяциясының жұлдыздарынан тұрады, бұл ескі, қызыл жұлдыздар, олардың металл құрамы төмен. Сонымен қатар, Sa және SBa галактикаларының ірілігі көбінесе үлкен болады. Керісінше, Sc және SBc галактикаларының іріліктері әлдеқайда кішкентай болып келеді және жас, көк I популяциясының жұлдыздарынан құралған. Кейбір іріліктер эллипстік галактикалардың қасиеттерін ұқсатады (бірақ массасы мен жарықтылығы төмендеу); ал басқалары диск галактикаларына ұқсас қасиеттері бар дисктердің жоғары тығыздық орталықтары болып көрінеді. Көптеген іріліктердің ортасында аса зор қара тесік бар деп саналады. Мысалы, біздің галактикамыздағы Сагиттариус А* деп аталатын нысан – аса зор қара тесік. Спиральді галактикалардың орталықтарында қара тесіктердің бар екенін көрсететін көптеген дәлелдер бар, оның ішінде кейбір спиральді галактикалардағы белсенді ядролардың болуы және Мессье 106 сияқты галактикалардағы үлкен, тығыз орталық массаларды анықтайтын динамикалық өлшемдер.

Бара

Барлық спиральді галактикалардың шамамен үштен екісінде жұлдыздардың жолақ тәрізді созылмалы ұзартылуы байқалады. Олардың болуы күшті немесе әлсіз болуы мүмкін. Шеттен қарағандағы спиральды (және линза тәрізді) галактикаларда, жолақтың болуын кейде жазықтықтан шығып тұратын Х пішінді немесе (жер жаңғағы қабығы) пішінді құрылымдар арқылы анықтауға болады, олар әдетте жазықтықтағы жолақтың ұзындығының жартысында ең жақсы көрінеді.

Сфероид

Спиральды галактикадағы жұлдыздардың көп бөлігі галактиканың орталығының (Галактикалық орталық) айналасында, көбінесе бір жазықтыққа (галактикалық жазықтық) жақын немесе галактикалық ядроның айналасындағы шар тәрізді галактикалық бүгілісте орналасқан. Дегенмен, кейбір жұлдыздар галактикалық галоның бір түрі – шар тәрізді галода немесе галактикалық галода мекендейді. Бұл жұлдыздардың орбиталық мінез-құлқы күмәнді, бірақ олар кері және/немесе күшті еңіс орбиталарды көрсетуі мүмкін, немесе тіпті тұрақты орбитада қозғалмайды. Гало жұлдыздары спиральды галактикаға құлап, онымен біріккен шағын галактикалардан алынуы мүмкін – мысалы, Сақина галактикасы (Sagittarius Dwarf Spheroidal Galaxy) Құс жолымен бірігу процесінде және байқаулар Құс жолының галосындағы кейбір жұлдыздар одан алынғанын көрсетеді. Галактикалық дисктен айырмашылығы, галода шаң жоқ сияқты, ал одан әрі қарама-қайшылықта, галактикалық галодағы жұлдыздар II популяцияға жатады, олар галактикалық дисктегі I популяция жұлдыздарына қарағанда әлдеқайда ескі және металдық элементтері аз (бірақ галактикалық бүгілген жұлдыздарға ұқсас). Галактикалық галода көптеген шарлы жұлдыздық шоғырлар да бар. Гало жұлдыздарының қозғалысы оларды кейде диск арқылы өткізеді, мысалы, Каптейн жұлдызы және Грумбридж 1830 сияқты Күнге жақын бірнеше кішкентай қызыл жұлдыздар галактикалық галоға жатады деп есептеледі. Галактика ортасындағы тұрақсыз қозғалысының салдарынан, бұл жұлдыздар көбінесе өте жоғары меншікті қозғалысқа ие болады.

Ең көне спиральді галактикалар

Бұл тіркелген ең көне спиральді галактика - BX442. Оның жасы он бір миллиард жыл, бұл ең алдыңғы жаңалықтардан екі миллиард жылдан астам. Зерттеушілер галактиканың пішіні серік галактиканың гравитациялық әсерінен туындады деп санайды. Осы болжамға негізделген компьютерлік модельдер BX442 спиральді құрылымы шамамен 100 миллион жылға дейін сақталатынын көрсетеді. A1689B11 – Қыз шоқжұлдызындағы Abell 1689 галактикалық шоғырында орналасқан өте көне спиральді галактика. A1689B11 Жерден 11 миллиард жарық жылы қашықтықта және Ұлы Жарылыстан кейін 2,6 миллиард жыл өткен соң пайда болған. 2021 жылғы мәліметтер бойынша, BRI 1335 0417 – қазіргі таңдағы ең алыстағы спиральді галактика. Галактиканың қызыл жылжуы 4,4-ке тең, яғни оның жарығы Жерге жету үшін 12,4 миллиард жыл кеткен.

Қатынасы

2019 жылдың маусым айында Galaxy Zoo жобасына қатысқан азамат ғалымдары Хаббл классификациясының, әсіресе спиральді галактикаларға қатысты, дәл келмейтінін және оны жаңарту қажет екенін мәлімдеді.

Тығыздық толқыны моделі

Бертил Линдблад бұл қолдар галактика жұлдыздары мен газына қарағанда баяу айналатын, тығыздығы жоғары аймақтар (тығыздық толқындары) екенін ұсынды. Газ тығыздық толқынына кіргенде, ол қысымға ұшырайды және жаңа жұлдыздар пайда болады, олардың кейбіреуі – қысқа ғұмырлы көк жұлдыздар, олар қолдарды жарықтандырады.

Лин мен Шудың тарихи теориясы

Спиральдық құрылымның алғашқы қабылданған теориясын 1964 жылы С.С. Лин мен Фрэнк Шу жасады. Олар спиральдардың ірі масштабты құрылымын галактиканың газы мен жұлдыздарынан өзгеше жылдамдықпен айналатын, тұрақты бұрыштық жылдамдықпен таралатын шағын амплитудалы толқын арқылы түсіндіруге тырысты. Олар спиральдық қолдар спиральдық тығыздық толқындарының көрінісі екенін ұсынды – жұлдыздардың сәл эллипстік орбиталармен қозғалатынын және олардың орбиталарының бағыттары өзара байланысты екенін, яғни эллипстер галактикалық орталықтан қашықтық артқан сайын бағыттарында (бір-біріне қатысты) тегіс өзгеретінін болжады. Бұл оң жақтағы суретте көрсетілген. Эллипстік орбиталар белгілі бір аймақтарда жақындасып, қолдардың пайда болуын қамтамасыз ететіні анық. Сондықтан жұлдыздар біз қазір көріп отырған орнында мәңгілік тұрмайды, олар өз орбиталарымен қозғала келе қолдар арқылы өтеді.

Спиральді қосқыштарды құрайтын жас жұлдыздар

Шеңберлі қолдар көзге жарқыраған көрінеді, себебі оларда жас жұлдыздар ғана емес, сонымен қатар галактиканың қалған бөліктеріне қарағанда ірі әрі жарық жұлдыздар да көп. Ірі жұлдыздар өте жылдам эволюциялайтындықтан, олардың өмірінің аяқталуы тығыздық толқындарының артында әлсіз жұлдыздардың қараңғы фонды қалдырады. Бұл тығыздық толқындарын одан да айқын көрінеді.

Спиральды тұмандық

Біздің Құс жолы галактикасынан тыс спиральді галактикалар бар екені белгілі болмас бұрын, олар көбінесе спиральді тұмандықтар деп аталатын, себебі Лорд Росс, оның Левиафан телескобы галактикалардың спиральді құрылымын алғашқы рет ашты. 1845 жылы ол М51 галактикасының спиральді құрылымын ашқан, кейіннен "Шымылдық галактикасы" деп аталған, ал оның суреттері қазіргі фотосуреттерге ұқсас. 1846 және 1849 жылдары Лорд Росс Месие 99 және Месие 33 галактикаларында да осыған ұқсас үлгілерді анықтады. 1850 жылы ол Андромеда галактикасының спиральді құрылысын алғаш рет суреттеді. 1852 жылы Стивен Александр Құс жолының да спиральді тұмандық болуы мүмкін деген болжам жасады. Осындай нысандар Құс жолынан тәуелсіз жеке галактикалар ма, әлде біздің галактикамыздың ішіндегі тұмандықтардың бір түрі ме деген мәселе 1920 жылы Лик обсерваториясының Хебер Кертисі мен Маунт Уилсон обсерваториясының Харлоу Шэпли арасындағы Ұлы пікірталас тақырыбы болды. 1923 жылдан бастап Эдвин Хаббл бірнеше спиральді тұмандықтарда, соның ішінде "Андромеда тұмандығы" деп аталатынында, Цефеидтік айнымалы жұлдыздарды байқады, осылайша олардың біздің галактикамыздан тыс толыққанды галактикалар екенін дәлелдеді. Спиральді тұмандық термині содан бері қолданыстан шығып қалды.

Құс жолы

Бір кезде Құс жолы қалыпты спиральді галактика деп есептелген. Астрономдар 1960-шы жылдары Құс жолының жолақты спиральді галактика екеніне күдік тудыра бастады. Олардың күдіктері 2005 жылы Спитцер ғарыш телескобының байқаулары арқылы расталды, ол Құс жолының орталық жолағы бұрынғы болжамдардан гөрі үлкен екенін көрсетті.