Спиральная галактика

Пример спиральной галактики, галактика Вертушка (M 101)

Спира́льная гала́ктика (обозначается S) — один из основных типов галактик в последовательности Хаббла, описанный им в 1936 году[1]. Такие галактики имеют значительную дисковую составляющую и небольшой балдж, и, в отличие от линзовидных галактик, имеют выраженные спиральные рукава, за что и получили своё название. Считается, что спиральные галактики составляют примерно половину всех галактик[2].

История изученияПравить

Впервые «спиральные туманности» как класс объектов описал Уильям Парсонс в 1845 году[3]. Однако, в те времена всё ещё считалось, что эти туманности находятся внутри Млечного пути и являются облаками газа и пыли, и только в 1926 году Эдвин Хаббл доказал, что такие объекты на самом деле расположены вне Млечного пути[4].

Физические характеристикиПравить

 
Зависимость Талли — Фишера для спиральных и линзовидных галактик

Параметры различных галактик, в том числе и спиральных, варьируются в широком диапазоне[2].

Спиральные галактики чаще всего имеют диаметры 20–40 кпк, хотя иногда встречаются и более крупные: так, например, крупнейшая известная спиральная галактика, NGC 6872, имеет диаметр около 160 кпк, что в пять раз больше, чем диаметр Млечного пути[5]. Большинство галактик имеют абсолютные звёздные величины от –21m до –23m, но встречаются также карликовые галактики с меньшей светимостью. Наконец, массы большинства галактик, включая карликовые, лежат в диапазоне от 109 до 1012 M, причём галактики с большей массой встречаются реже, чем с меньшей[2].

Скорости вращения обычно лежат в пределах от 100 до 300 км/с. При этом характер вращения отличается в различных галактиках и в разных частях галактик: в эллиптических галактиках и в балджах дисковых галактик звёзды и другие элементы галактики вращаются по вытянутым орбитам, лежащим в разных плоскостях. Движение же в дисковых составляющих линзовидных и спиральных галактик происходит по круговым орбитам приблизительно в одной плоскости[2].

Для спиральных галактик выполняется зависимость Талли — Фишера, связывающая общую светимость галактики и скорость её вращения. Эта зависимость применима и к линзовидным галактикам, но с немного другими коэффициентами[6].

СтруктураПравить

Спиральные галактики состоят из следующих компонент:

 
Схема спиральной галактики, вид в профиль

Среди всех типов галактик (за исключением неправильных, не имеющих какой-либо структуры), в среднем, в спиральных галактиках наиболее выражена дисковая составляющая, и меньше всех — балдж[7][8]. В дисках спиральных галактиках наблюдаются галактические рукава, а сам диск обычно окружён галактическим гало. В гало содержится небольшая часть массы галактики, преимущественно старые звёзды поколения II и шаровые скопления. Таким же по содержанию является балдж, а диск, напротив, богат молодыми звёздами поколения I, рассеяными звёздными скоплениями и межзвёздным газом и пылью, а также туманностями[9].

БарПравить

В некоторых спиральных галактиках присутствует перемычка в центре, назваемая баром и проходящая между спиральными рукавами. Она есть и у Млечного Пути, как показали наблюдения 2005 года на Космическом телескопе имени Спитцера, и на данный момент ей обладает 2/3 всех спиральных галактик. Однако, со временем это число меняется: 8 миллиардов лет назад он был только у 11% спиральных галактик, и к моменту 2,5 миллиардов лет назад это число удвоилось[10].

Спиральная структураПравить

Галактические рукава, наблюдаемые только в дисках спиральных галактик, выделяются большей светимостью и голубым цветом на фоне диска и имеют форму логарифмической спирали. Во всех спиральных галактиках наблюдаются рукава, однако только в 10% спиральных галактик наблюдается упорядоченная структура. В 60% галактик спиральная структура менее регулярна, но, в целом, хорошо прослеживается, а оставшиеся 30% относятся к флоккулентным галактикам: их спиральный узор состоит из отдельных кусочков и не образует непрерывных спиралей[11].

Между рукавами также есть звёзды и межзвёздное вещество, но рукава галактик выделяются из-за того, что являются наиболее активными областями звездообразования в галактике. Именно в них образуются звёзды, однако, самые яркие и горячие из них живут недолго и не успевают переместиться в другие области диска. Поэтому они наблюдаются только в рукавах галактики, что и обеспечивает им высокую яркость и голубоватый цвет. Однако, в инфракрасном диапазоне спиральная структура также наблюдается, следовательно, рукава являются также областями повышенной плотности звёзд[11][12][13].

Долгое время был неизвестен ответ на вопрос, являются ли спирали «закручивающимися» или «раскручивающимися»: то есть, происходит ли вращение галактики внешним концом рукава, соответственно, назад или вперёд: в галактиках, наблюдаемых с ребра, невозможно разглядеть спиральную структуру, а у галактик, наблюдаемых плашмя, трудно измерить скорость вращения. На данный момент считается, что в большинстве галактик спирали закручиваются, однако, в некотрых взаимодействующих галактиках встречалось обратное[11].

Происхождение спиральных рукавов также долгое время было загадкой: в простейшем представлении, в котором спиральные ветви содержат постоянно одно и то же вещество, за несколько оборотов галактики они бы растягивались и распадались. Поэтому на данный момент господствуют две гипотезы: либо спиральные рукава живут недолго и постоянно исчезают и возникают, либо же они движутся вокруг центра галактики со своей скоростью, отличной от скорости вращения галактики — таким образом, звездообразование постоянно происходит в разных областях[2][11][13].

Примеры спиральных галактикПравить

ПримечанияПравить

  1. Hubble, E.P. The realm of the nebulae. — New Haven : Yale University Press, 1936. — ISBN 9780300025002.(pp. 124–151)
  2. 1 2 3 4 5 Кононович Э.В., Мороз В.И. Общий курс астрономии. — 2-е, исправленное. — УРСС, 2004. — С. 468-486. — 544 с. — ISBN 5-354-00866-2.
  3. Парсонс Уильям (лорд Росс). Астронет.
  4. Hubble, Edwin (December 1926). “Extragalactic nebulae”. Astrophysical Journal. 64 (64): 321—369. Bibcode:1926ApJ....64..321H. DOI:10.1086/143018.
  5. Астрономы определили крупнейшую спиральную галактику. lenta.ru. Дата обращения 11 мая 2020.
  6. Tully, R. B., Fisher, J. R., «A new method of determining distances to galaxies». (pdf) Astronomy and Astrophysics, vol. 54, no. 3, Feb. 1977, pp. 661—673. (abs).
  7. Binney & Merrifield. Galactic Astronomy (неопр.). — 1998. — ISBN 0-691-02565-7.
  8. Lambas, D.G.; S.J.Maddox and J. Loveday. On the true shapes of galaxies (англ.) // MNRAS : journal. — 1992. — Vol. 258, no. 2. — P. 404—414. — doi:10.1093/mnras/258.2.404. — Bibcode1992MNRAS.258..404L.
  9. Галактика. Астронет.
  10. Hubble and Galaxy Zoo Find Bars and Baby Galaxies Don't Mix. Science Daily (16 January 2014).
  11. 1 2 3 4 Лекция 17. Спиральная структура Галактики. Астронет.
  12. Галерея спиральных галактик. Астронет.
  13. 1 2 Астрономия: век XXI / Ред.-сост. В. Г. Сурдин. — 2-е изд. — Фрязино: «Век 2», 2008. — С. 349. — ISBN 978-5-85099-181-4.

СсылкиПравить