Галактикалық ісік және оның қалыптасуы

Кіріспе

Үлкен формациядағы жұлдыздардың тығыз топтасқан тобы – Құс жолы галактикасының орталығы.

Астрономияда галактикалық бүгіліс (немесе жай ғана бүгіліс) – үлкен жұлдыздар формациясының ішіндегі жұлдыздардың тығыз топтасқан тобы. Бұл термин көбінесе спиральді галактикалардың орталық бөлігіндегі жұлдыздардың тобын білдіреді (галактикалық сфероидті қараңыз). Бұрын бүгілістер эллипстік галактикалар деп есептелген, олардың айналасында жұлдыздар дискісі бар, бірақ Хаббл ғарыш телескобының жоғары сапалы суреттері көптеген бүгілістер спиральді галактиканың ортасында орналасқанын көрсетті. Қазіргі таңда кем дегенде екі түрлі бүгіліс бар деп саналады: эллипстік галактикаларға ұқсас және спиральді галактикаларға ұқсас.

Классикалық көпіршіктер

Эллипстік галактикаларға ұқсас қасиеттері бар бүгілген жерлер, тарихи тұрғыдан бүгілген жерлерге қатысты көзқарасқа ұқсас болғандықтан, "классикалық бүгілген жерлер" деп аталады. Бұл бүгілген жерлер негізінен ескі, II популяция жұлдыздарынан тұрады, сондықтан қызғылт түске ие (жұлдыз эволюциясын қараңыз). Ғаламдағы дисксіз галактикалардың үлесі кем дегенде соңғы 8 миллиард жыл бойы шамамен тұрақты болып келеді. Керісінше, тығыз галактикалар шоғырындағы галактикалардың шамамен үштен екісі (мысалы, Virgo шоғыры) классикалық бүгілген жерге ие, бұл олардың тығыздығының әсерін көрсетеді. Олар көбінесе псевдобүлгілер немесе дискілік бүгілген жерлер деп аталады. Бұл бүгілген жерлерде жұлдыздар кездейсоқ түрде емес, сыртқы дискідегі жұлдыздармен бірдей жазықтықта реттелген орбитамен айналады. Бұл эллипстік галактикалардан күрт өзгеше. Кейінгі зерттеулер (Hubble ғарыш телескобын пайдалану арқылы) көптеген галактикалардың бүгілген жерлерінде шаң жоқ емес, керісінше, әртүрлі және күрделі құрылымға ие екенін көрсетті. Бұл құрылым көбінесе спиральді галактикаға ұқсас, бірақ әлдеқайда кішкентай. Үлкен спиральді галактикалар әдетте, бүгілген жерлердегі спиральдардан 2-100 есе үлкен болады. Олар бар жерде, бұл орталық спиральдар өздері орналасқан бүгілген жердің жарығын басып озады. Әдетте, псевдобүлгілерде жаңа жұлдыздардың пайда болу қарқыны дискілік галактикалардағы жұлдыздардың пайда болу қарқынына ұқсас. Кейде бүгілген жерлерде NGC 4314-те көрсетілгендей, сыртқы дискілердегіге қарағанда әлдеқайда жоғары қарқынмен (бірлік аумаққа шаққанда) жұлдыздардың пайда болуына себеп болатын ядролық сақиналар болады (суретке қараңыз). Спиральді құрылым мен жас жұлдыздар сияқты қасиеттер кейбір бүгілген жерлер эллипстік галактикалар мен классикалық бүгілген жерлерді жасаған процестер арқылы қалыптаспағанын көрсетеді. Дегенмен, псевдобүлгілердің пайда болу теориясы классикалық бүгілген жерлерге қарағанда әлдеқайда сенімсіз. Псевдобүлгілер классикалық бүгілген жерлерді құрайтын бірігулерге қарағанда жақында (соңғы 5 миллиард жыл ішінде) өткен, газға толы бірігулердің нәтижесі болуы мүмкін. Алайда, дискілердің бірігу процесінен аман қалуы қиын, бұл осы сценарийге күмән тудырады. Көптеген астрономдар дискіге ұқсас көрінетін бүгілген жерлер дискінің сыртында қалыптасады және бірігу процесінің нәтижесі емес деп санайды. Дискілік галактикалар өздерінің жұлдыздары мен газын қайта құруы мүмкін (тұрақсыздыққа жауап ретінде). Бұл процестің нәтижелері (зайырлы эволюция деп аталады) мұндай галактикаларда жиі байқалады; спиральді дискілер мен галактикалық тарамдар галактикалық дискілердің зайырлы эволюциясынан туындауы мүмкін. Зайырлы эволюцияның галактика ортасына газ бен жұлдыздарды жіберуі де күтілуде. Егер бұл орын алса, бұл галактика ортасындағы тығыздықты арттырады, соның салдарынан дискілік галактикаларға ұқсас қасиеттері бар бүгілген жерді құрады. Егер зайырлы эволюция, яғни галактиканың баяу, тұрақты эволюциясы көптеген бүгілген жерлердің қалыптасуына жауапты болса, онда көптеген галактикалар өздерінің дискісі қалыптасқаннан бері бірігуден өтпеген. Бұл қазіргі галактикалардың қалыптасуы мен эволюциясы туралы теориялар соңғы бірнеше миллиард жылдағы бірігулердің санын шамадан тыс бағалайды дегенді білдіреді. Жанама-бұрыштан қарағандағы қорапша тәрізді бүгілген жерлер шындығында галактика тарамдарының шетінен көрінетін бейнесі. Басқа жанама бұрыштан қарағандағы галактикаларда да кейде X пішіндес қорапша/тарамдар кездеседі.

Bulges that have properties similar to those of elliptical galaxies are often called "classical bulges" due to their similarity to the historic view of bulges. These bulges are composed primarily of stars that are older, Population II stars, and hence have a reddish hue (see stellar evolution). The bulgeless galaxy fraction of the Universe has remained roughly constant for at least the last 8 billion years. In contrast, about two thirds of galaxies in dense galaxy clusters (such as the Virgo Cluster) do possess a classical bulge, demonstrating the disruptive effect of their crowding. They are often referred to as pseudobulges or disky bulges. These bulges have stars that are not orbiting randomly, but rather orbit in an ordered fashion in the same plane as the stars in the outer disk. This contrasts greatly with elliptical galaxies. Subsequent studies (using the Hubble Space Telescope) show that the bulges of many galaxies are not devoid of dust, but rather show a varied and complex structure. This structure often looks similar to a spiral galaxy, but is much smaller. Giant spiral galaxies are typically 2–100 times the size of those spirals that exist in bulges. Where they exist, these central spirals dominate the light of the bulge in which they reside. Typically the rate at which new stars are formed in pseudobulges is similar to the rate at which stars form in disk galaxies. Sometimes bulges contain nuclear rings that are forming stars at much higher rate (per area) than is typically found in outer disks, as shown in NGC 4314 (see photo). Properties such as spiral structure and young stars suggest that some bulges did not form through the same process that made elliptical galaxies and classical bulges. Yet the theories for the formation of pseudobulges are less certain than those for classical bulges. Pseudobulges may be the result of extremely gas rich mergers that happened more recently than those mergers that formed classical bulges (within the last 5 billion years). However, it is difficult for disks to survive the merging process, casting doubt on this scenario. Many astronomers suggest that bulges that appear similar to disks form outside of the disk, and are not the product of a merging process. When left alone, disk galaxies can rearrange their stars and gas (as a response to instabilities). The products of this process (called secular evolution) are often observed in such galaxies; both spiral disks and galactic bars can result from secular evolution of galaxy disks. Secular evolution is also expected to send gas and stars to the center of a galaxy. If this happens that would increase the density at the center of the galaxy, and thus make a bulge that has properties similar to those of disk galaxies. If secular evolution, or the slow, steady evolution of a galaxy, is responsible for the formation of a significant number of bulges, then that many galaxies have not experienced a merger since the formation of their disk. This would then mean that current theories of galaxy formation and evolution greatly over predict the number of mergers in the past few billion years. The boxy/peanut bulges are in fact the bar of a galaxy seen edge on. Other edge on galaxies can also show a boxy/peanut bar sometimes with an X shape.