In 1845 ontdekte de Engelse astronoom Lord Ross een hele klasse spiraalvormige nevels. Hun aard werd pas aan het begin van de twintigste eeuw vastgesteld. Wetenschappers hebben bewezen dat deze nevels enorme sterrenstelsels zijn die lijken op onze Melkweg, maar dat ze er vele miljoenen lichtjaren van verwijderd zijn.
Algemene informatie
Spiraalstelsels (de foto's in dit artikel laten de kenmerken van hun structuur zien) zien eruit als een paar op elkaar gestapelde schotels of een biconvexe lens. Ze kunnen zowel een massieve stellaire schijf als een halo detecteren. Het centrale deel, dat visueel op zwelling lijkt, wordt gewoonlijk de uitstulping genoemd. En de donkere band (een ondoorzichtige laag van het interstellaire medium) die langs de schijf loopt, wordt interstellair stof genoemd.
Spiraalstelsels worden meestal aangeduid met de letter S. Bovendien worden ze meestal ingedeeld volgens de mate van structuur. Hiervoor worden de letters a, b of c aan het hoofdpersonage toegevoegd. Sa komt dus overeen met een melkwegstelsel met een onderontwikkeldspiraalstructuur, maar met een grote kern. De derde klasse - Sc - verwijst naar tegenovergestelde objecten, met een zwakke kern en krachtige spiraalvormige takken. Sommige stersystemen in het centrale deel hebben mogelijk een jumper, die gewoonlijk een balk wordt genoemd. In dit geval wordt aan de aanduiding het symbool B toegevoegd. Onze Galaxy is van het tussentype, zonder jumper.
Hoe zijn spiraalvormige schijfstructuren ontstaan?
De platte schijfvormige vormen worden verklaard door de rotatie van sterrenhopen. Er is een hypothese dat tijdens de vorming van een melkwegstelsel de middelpuntvliedende kracht de samendrukking van de zogenaamde protogalactische wolk in een richting loodrecht op de rotatie-as verhindert. Je moet je er ook van bewust zijn dat de aard van de beweging van gassen en sterren in nevels niet hetzelfde is: diffuse clusters roteren sneller dan oude sterren. Als de karakteristieke rotatiesnelheid van het gas bijvoorbeeld 150-500 km/s is, dan zal de halo-ster altijd langzamer bewegen. En uitstulpingen die uit dergelijke objecten bestaan, hebben een snelheid die drie keer lager is dan die van schijven.
Stergas
Miljarden sterrenstelsels die in hun banen in sterrenstelsels bewegen, kunnen worden beschouwd als een verzameling deeltjes die een soort stellair gas vormen. En wat het meest interessant is, zijn eigenschappen liggen heel dicht bij gewoon gas. Begrippen als "concentratie van deeltjes", "dichtheid", "druk", "temperatuur" kunnen erop worden toegepast. De analoog van de laatste parameter hier is de gemiddelde energie"chaotische" beweging van sterren. In roterende schijven gevormd door stellair gas, kunnen golven van een spiraalvormig type verdunning-compressiedichtheid dichtbij geluidsgolven zich voortplanten. Ze kunnen honderden miljoenen jaren lang met een constante hoeksnelheid rond de melkweg rennen. Ze zijn verantwoordelijk voor de vorming van spiraalvormige takken. Op het moment dat gascompressie optreedt, begint het proces van vorming van koude wolken, wat leidt tot actieve stervorming.
Dit is interessant
In halo- en elliptische systemen is het gas dynamisch, dat wil zeggen heet. Dienovereenkomstig is de beweging van sterren in een sterrenstelsel van dit type chaotisch. Als gevolg hiervan is het gemiddelde verschil tussen hun snelheden voor ruimtelijk nabije objecten enkele honderden kilometers per seconde (snelheidsdispersie). Voor stellaire gassen is de snelheidsspreiding gewoonlijk respectievelijk 10-50 km/s, hun "graad" is merkbaar koud. Er wordt aangenomen dat de reden voor dit verschil ligt in die verre tijden (meer dan tien miljard jaar geleden), toen de sterrenstelsels van het heelal zich net begonnen te vormen. Bolvormige componenten waren de eerste die zich vormden.
Spiraalgolven worden dichtheidsgolven genoemd die langs een roterende schijf lopen. Als gevolg hiervan worden alle sterren van een melkwegstelsel van dit type als het ware naar buiten gedwongen in hun takken en verlaten ze daar. De enige plaats waar de snelheden van spiraalarmen en sterren samenvallen, is de zogenaamde corotatiecirkel. Hier staat trouwens de zon. Voor onze planeet is deze omstandigheid zeer gunstig: de aarde bevindt zich op een relatief rustige plek in de melkweg, als gevolg daarvan is ze gedurende vele miljarden jaren niet bijzonder getroffen door catastrofes van galactische schaal.
Kenmerken van spiraalstelsels
In tegenstelling tot elliptische formaties heeft elk spiraalstelsel (voorbeelden zijn te zien op de foto's in het artikel) zijn eigen unieke smaak. Als het eerste type wordt geassocieerd met kalmte, stationariteit, stabiliteit, dan is het tweede type dynamiek, wervelwinden, rotaties. Misschien is dat de reden waarom astronomen zeggen dat de kosmos (het universum) "woedend" is. De structuur van een spiraalstelsel omvat een centrale kern, waaruit prachtige armen (takken) tevoorschijn komen. Ze verliezen geleidelijk hun contouren buiten hun sterrenhoop. Zo'n verschijning kan niet anders dan geassocieerd worden met een krachtige, snelle beweging. Spiraalstelsels worden gekenmerkt door een verscheidenheid aan vormen en patronen van hun takken.
Hoe sterrenstelsels worden geclassificeerd
Ondanks deze diversiteit waren wetenschappers in staat om alle bekende spiraalstelsels te classificeren. We besloten om de mate van ontwikkeling van de armen en de grootte van hun kern als belangrijkste parameter te gebruiken, en het niveau van compressie verdween naar de achtergrond als onnodig.
Sa
Edwin P. Hubble heeft die spiraalstelsels met onderontwikkelde takken aan de Sa-klasse toegewezen. Dergelijke clusters hebben altijd grote kernen. Vaak het centrum van een sterrenstelsel van een bepaalde klasseis de helft van de grootte van het hele cluster. Deze objecten worden gekenmerkt door de minste zeggingskracht. Ze kunnen zelfs worden vergeleken met elliptische sterrenhopen. Meestal hebben de spiraalvormige sterrenstelsels van het heelal twee armen. Ze bevinden zich aan tegenoverliggende randen van de kern. De takken ontvouwen zich op een symmetrische, vergelijkbare manier. Met de afstand tot het centrum neemt de helderheid van de takken af en op een bepaalde afstand zijn ze helemaal niet meer zichtbaar en gaan ze verloren in de perifere gebieden van het cluster. Er zijn echter objecten die niet twee, maar meer mouwen hebben. Toegegeven, zo'n structuur van de melkweg is vrij zeldzaam. Nog zeldzamer zijn asymmetrische nevels, wanneer de ene tak meer ontwikkeld is dan de andere.
Sb en Sc
De Edwin P. Hubble-subklasse Sb heeft merkbaar meer ontwikkelde armen, maar ze hebben geen rijke vertakkingen. De kernen zijn merkbaar kleiner dan die van de eerste soort. De derde subklasse (Sc) van spiraalvormige sterclusters omvat objecten met sterk ontwikkelde takken, maar hun centrum is relatief klein.
Is wedergeboorte mogelijk?
Wetenschappers hebben ontdekt dat de spiraalstructuur het resultaat is van de onstabiele beweging van sterren, als gevolg van sterke compressie. Bovendien moet worden opgemerkt dat hete reuzen in de regel geconcentreerd zijn in de armen en dat de belangrijkste massa's diffuse materie - interstellair stof en interstellair gas - zich daar ophopen. Dit fenomeen kan ook vanuit een andere hoek worden bekeken. Het lijdt geen twijfel dat een zeer gecomprimeerde sterrenhoop in de loop van zijn evolutiekan zijn mate van compressie niet meer verliezen. Daarom is de omgekeerde overgang ook onmogelijk. Als resultaat concluderen we dat elliptische sterrenstelsels niet in een spiraal kunnen veranderen, en vice versa, omdat de kosmos (het heelal) zo is gerangschikt. Met andere woorden, deze twee soorten sterrenhopen zijn niet twee verschillende stadia van een enkele evolutionaire ontwikkeling, maar totaal verschillende systemen. Elk van deze typen is een voorbeeld van tegengestelde evolutionaire paden vanwege een andere compressieverhouding. En dit kenmerk hangt op zijn beurt af van het verschil in de rotatie van sterrenstelsels. Als een stersysteem bijvoorbeeld tijdens zijn vorming voldoende rotatie krijgt, kan het samentrekken en spiraalarmen ontwikkelen. Als de mate van rotatie onvoldoende is, zal het sterrenstelsel minder samengedrukt zijn en zullen zijn takken zich niet vormen - het zal een klassieke elliptische vorm hebben.
Wat zijn nog meer de verschillen
Er zijn nog andere verschillen tussen elliptische en spiraalvormige stersystemen. Zo wordt het eerste type melkwegstelsel, dat een laag compressieniveau heeft, gekenmerkt door een kleine hoeveelheid (of volledige afwezigheid) van diffuse materie. Tegelijkertijd bevatten spiraalclusters met een hoge mate van compressie zowel gas- als stofdeeltjes. Wetenschappers verklaren dit verschil op de volgende manier. Stofdeeltjes en gasdeeltjes botsen periodiek tijdens hun beweging. Dit proces is inelastisch. Na de botsing verliezen de deeltjes een deel van hun energie, en als gevolg daarvan bezinken ze geleidelijk in dieplaatsen in het sterrenstelsel waar de minste potentiële energie is.
Sterk gecomprimeerde systemen
Als het hierboven beschreven proces plaatsvindt in een sterk gecomprimeerd sterrenstelsel, dan zou diffuse materie zich op het hoofdvlak van de melkweg moeten vestigen, omdat hier het niveau van potentiële energie het laagst is. Hier worden gas- en stofdeeltjes opgevangen. Verder begint diffuse materie te bewegen in het hoofdvlak van de sterrenhoop. Deeltjes bewegen bijna parallel in cirkelvormige banen. Als gevolg hiervan zijn botsingen hier vrij zeldzaam. Als ze zich voordoen, zijn de energieverliezen verwaarloosbaar. Hieruit volgt dat materie niet verder naar het centrum van de melkweg beweegt, waar de potentiële energie een nog lager niveau heeft.
Zwak gecomprimeerde systemen
Beschouw nu eens hoe een ellipsoïde sterrenstelsel zich gedraagt. Een dergelijk sterrenstelsel onderscheidt zich door een geheel andere ontwikkeling van dit proces. Hier is het hoofdvlak helemaal geen uitgesproken gebied met een laag niveau van potentiële energie. Een sterke afname van deze parameter treedt alleen op in de centrale richting van de sterrenhoop. En dit betekent dat interstellair stof en gas naar het centrum van de melkweg zullen worden aangetrokken. Als gevolg hiervan zal de dichtheid van diffuse materie hier zeer hoog zijn, veel hoger dan bij vlakke verstrooiing in een spiraalsysteem. De stof- en gasdeeltjes die zich in het midden van de ophoping onder invloed van de aantrekkingskracht verzamelen, zullen beginnen te krimpen, waardoor een kleine zone van dichte materie wordt gevormd. Wetenschappers suggereren dat uit deze kwestie in de toekomstnieuwe sterren beginnen zich te vormen. Hier is nog iets belangrijks - een kleine wolk van gas en stof, die zich in de kern van een zwak samengeperst sterrenstelsel bevindt, laat zich niet detecteren tijdens observatie.
Tussenfasen
We hebben twee hoofdtypen sterclusters overwogen - met een zwak en met een sterk compressieniveau. Er zijn echter ook tussenstadia wanneer de compressie van het systeem tussen deze parameters ligt. In dergelijke sterrenstelsels is deze eigenschap niet sterk genoeg om diffuse materie te laten accumuleren langs het gehele hoofdvlak van de cluster. En tegelijkertijd is het niet zwak genoeg voor gas- en stofdeeltjes om zich in het gebied van de kern te concentreren. In dergelijke sterrenstelsels verzamelt diffuse materie zich in een klein vlak dat zich rond de kern van de sterrenhoop verzamelt.
Gesperde sterrenstelsels
Er is een ander subtype van spiraalstelsels bekend - dit is een sterrenhoop met een balk. Het kenmerk ervan is als volgt. Als bij een conventioneel spiraalsysteem de armen direct uit de schijfvormige kern komen, dan ligt bij dit type het midden in het midden van de rechte brug. En de takken van zo'n cluster beginnen aan de uiteinden van dit segment. Ze worden ook sterrenstelsels van gekruiste spiralen genoemd. Trouwens, de fysieke aard van deze trui is nog onbekend.
Bovendien hebben wetenschappers een ander type sterrenhopen ontdekt. Ze worden gekenmerkt door een kern, zoals spiraalstelsels, maar ze hebben geen armen. De aanwezigheid van een kern duidt op sterke compressie, maaralle andere parameters lijken op ellipsvormige systemen. Dergelijke clusters worden lenticulair genoemd. Wetenschappers suggereren dat deze nevels worden gevormd als gevolg van het verlies van diffuse materie door een spiraalstelsel.
