Năm 1845, nhà thiên văn học người Anh, Lord Ross, đã phát hiện ra toàn bộ lớp tinh vân dạng xoắn ốc. Bản chất của chúng chỉ được thiết lập vào đầu thế kỷ XX. Các nhà khoa học đã chứng minh rằng những tinh vân này là hệ thống sao khổng lồ tương tự như Thiên hà của chúng ta, nhưng chúng cách xa nó hàng triệu năm ánh sáng.
Thông tin chung
Các thiên hà xoắn ốc (các bức ảnh trong bài viết này thể hiện đặc điểm cấu trúc của chúng) trông giống như một cặp đĩa xếp chồng lên nhau hoặc một thấu kính hai mặt lồi. Họ có thể phát hiện cả đĩa sao khổng lồ và vầng hào quang. Phần trung tâm, trông giống như chỗ sưng, thường được gọi là khối phồng. Và dải tối (một lớp mờ đục của môi trường giữa các vì sao) chạy dọc theo đĩa được gọi là bụi giữa các vì sao.
Các thiên hà xoắn ốc thường được ký hiệu bằng chữ S. Ngoài ra, chúng thường được phân chia theo mức độ cấu trúc. Để làm điều này, các chữ cái a, b hoặc c được thêm vào ký tự chính. Do đó, Sa tương ứng với một thiên hà kém phát triểncấu trúc xoắn ốc, nhưng có lõi lớn. Lớp thứ ba - Sc - đề cập đến các vật thể đối lập, có lõi yếu và các nhánh xoắn ốc mạnh mẽ. Một số hệ thống sao ở phần trung tâm có thể có một jumper, thường được gọi là một thanh. Trong trường hợp này, biểu tượng B được thêm vào ký hiệu. Thiên hà của chúng ta thuộc loại trung gian, không có dây nhảy.
Cấu trúc đĩa xoắn ốc hình thành như thế nào?
Các dạng hình đĩa phẳng được giải thích là do chuyển động quay của các cụm sao. Có giả thuyết cho rằng trong quá trình hình thành thiên hà, lực ly tâm ngăn cản sự nén của cái gọi là đám mây nguyên sinh theo hướng vuông góc với trục quay. Bạn cũng nên biết rằng bản chất chuyển động của các chất khí và các ngôi sao bên trong tinh vân không giống nhau: các cụm khuếch tán quay nhanh hơn các ngôi sao cũ. Ví dụ, nếu vận tốc quay đặc trưng của khí là 150-500 km / s, thì sao quầng sẽ luôn chuyển động chậm hơn. Và các khối phồng bao gồm các vật thể như vậy sẽ có tốc độ thấp hơn ba lần so với đĩa.
Khí sao
Hàng tỷ hệ thống sao chuyển động trong quỹ đạo của chúng bên trong các thiên hà có thể được coi là tập hợp các hạt tạo thành một loại khí sao. Và điều thú vị nhất, tính chất của nó rất gần với khí đốt thông thường. Các khái niệm như "nồng độ của các hạt", "mật độ", "áp suất", "nhiệt độ" có thể được áp dụng cho nó. Tương tự của tham số cuối cùng ở đây là năng lượng trung bìnhchuyển động "hỗn loạn" của các ngôi sao. Trong các đĩa quay được hình thành bởi khí sao, các sóng thuộc loại xoắn ốc có mật độ nén-nén hiếm gần với sóng âm có thể lan truyền. Chúng có thể chạy quanh thiên hà với vận tốc góc không đổi trong vài trăm triệu năm. Chúng là nguyên nhân hình thành các nhánh xoắn ốc. Tại thời điểm nén khí xảy ra, quá trình hình thành các đám mây lạnh bắt đầu, dẫn đến hình thành sao đang hoạt động.
Điều này thật thú vị
Trong hệ thống vầng hào quang và hình elip, chất khí là động, tức là nóng. Theo đó, chuyển động của các ngôi sao trong một thiên hà kiểu này là hỗn loạn. Kết quả là, sự khác biệt trung bình giữa vận tốc của chúng đối với các vật thể gần nhau trong không gian là vài trăm km / giây (phân tán vận tốc). Đối với khí sao, sự phân tán vận tốc thường là 10-50 km / s, tương ứng "độ" của chúng là lạnh. Người ta tin rằng lý do của sự khác biệt này nằm trong khoảng thời gian xa xôi đó (hơn mười tỷ năm trước), khi các thiên hà của Vũ trụ mới bắt đầu hình thành. Các thành phần hình cầu là thành phần đầu tiên được hình thành.
Sóng xoắn ốc được gọi là sóng mật độ chạy dọc theo một đĩa quay. Kết quả là, tất cả các ngôi sao thuộc loại thiên hà này, như nó vốn có, bị ép ra khỏi các nhánh của chúng, rồi thoát ra khỏi đó. Nơi duy nhất mà tốc độ của các nhánh xoắn ốc và các ngôi sao trùng nhau là cái gọi là vòng tròn corotation. Nhân tiện, đây là nơi mặt trời nằm. Đối với hành tinh của chúng ta, hoàn cảnh này rất thuận lợi: Trái đất tồn tại ở một nơi tương đối yên tĩnh trong thiên hà, kết quả là trong nhiều tỷ năm, nó đã không bị ảnh hưởng đặc biệt bởi các trận đại hồng thủy quy mô thiên hà.
Đặc điểm của thiên hà xoắn ốc
Không giống như các hình dạng elip, mỗi thiên hà xoắn ốc (có thể thấy các ví dụ trong các bức ảnh được trình bày trong bài viết) có hương vị độc đáo của riêng nó. Nếu loại thứ nhất gắn liền với sự bình lặng, đứng yên, ổn định thì loại thứ hai là động lực học, gió xoáy, sự xoay chuyển. Có lẽ đó là lý do tại sao các nhà thiên văn học nói rằng vũ trụ (vũ trụ) là "điên cuồng". Cấu trúc của một thiên hà xoắn ốc bao gồm một lõi trung tâm, từ đó các cánh tay (nhánh) xinh đẹp xuất hiện. Chúng đang dần mất đi những đường viền bên ngoài cụm sao của chúng. Sự xuất hiện như vậy không thể không liên quan đến một chuyển động mạnh mẽ, nhanh chóng. Các thiên hà xoắn ốc có đặc điểm là có nhiều hình dạng cũng như kiểu nhánh của chúng.
Các thiên hà được phân loại như thế nào
Bất chấp sự đa dạng này, các nhà khoa học vẫn có thể phân loại tất cả các thiên hà xoắn ốc đã biết. Chúng tôi quyết định sử dụng mức độ phát triển của các nhánh và kích thước lõi của chúng làm thông số chính và mức độ nén bị mờ vào nền là không cần thiết.
Sa
Edwin P. Hubble đã gán cho lớp Sa những thiên hà xoắn ốc có các nhánh kém phát triển. Các cụm như vậy luôn có lõi lớn. Thường là trung tâm của một thiên hà của một lớp nhất địnhlà một nửa kích thước của toàn bộ cụm. Những đối tượng này có đặc điểm là ít biểu cảm nhất. Chúng thậm chí có thể được so sánh với các cụm sao hình elip. Thông thường, các thiên hà xoắn ốc của Vũ trụ có hai nhánh. Chúng nằm trên các cạnh đối diện của hạt nhân. Các nhánh cây bung ra theo một cách đối xứng, tương tự nhau. Với khoảng cách từ trung tâm, độ sáng của các nhánh giảm, và ở một khoảng cách nhất định, chúng không còn nhìn thấy được nữa, bị mất trong các vùng ngoại vi của cụm. Tuy nhiên, có những đồ vật không có hai mà có nhiều ống tay áo hơn. Đúng vậy, cấu trúc như vậy của thiên hà là khá hiếm. Thậm chí hiếm hơn là các tinh vân không đối xứng, khi một nhánh này phát triển hơn nhánh kia.
Sb và Sc
Lớp con Edwin P. Hubble Sb có các nhánh phát triển hơn đáng kể, nhưng chúng không có nhiều phân nhánh. Các hạt nhân nhỏ hơn đáng kể so với hạt nhân của loài đầu tiên. Phân lớp thứ ba (Sc) của các cụm sao xoắn ốc bao gồm các vật thể có các nhánh rất phát triển, nhưng tâm của chúng tương đối nhỏ.
Có thể tái sinh không?
Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng cấu trúc xoắn ốc là kết quả của chuyển động không ổn định của các ngôi sao, do bị nén mạnh. Ngoài ra, cần lưu ý rằng, theo quy luật, các vật thể khổng lồ nóng tập trung trong các cánh tay và khối lượng vật chất khuếch tán chính - bụi giữa các vì sao và khí giữa các vì sao - tích tụ ở đó. Hiện tượng này cũng có thể được nhìn nhận ở một góc độ khác. Không nghi ngờ gì rằng một cụm sao rất nén trong quá trình tiến hóa của nókhông còn có thể mất mức độ nén của nó. Do đó, việc chuyển đổi ngược lại cũng là không thể. Kết quả là, chúng tôi kết luận rằng các thiên hà elip không thể biến thành một thiên hà xoắn ốc, và ngược lại, bởi vì đây là cách vũ trụ (Vũ trụ) được sắp xếp. Nói cách khác, hai loại cụm sao này không phải là hai giai đoạn khác nhau của một quá trình phát triển tiến hóa đơn lẻ, mà là những hệ thống hoàn toàn khác nhau. Mỗi kiểu như vậy là một ví dụ về các con đường tiến hóa ngược lại do tỷ lệ nén khác nhau. Và đặc điểm này, đến lượt nó, phụ thuộc vào sự khác biệt trong chuyển động quay của các thiên hà. Ví dụ, nếu một hệ sao nhận đủ chuyển động quay trong quá trình hình thành, nó có thể co lại và phát triển các nhánh xoắn ốc. Nếu mức độ quay không đủ, thì thiên hà sẽ ít bị nén hơn và các nhánh của nó sẽ không hình thành - nó sẽ có dạng hình elip cổ điển.
Khác biệt còn gì bằng
Có những khác biệt khác giữa hệ thống sao hình elip và hình xoắn ốc. Do đó, loại thiên hà đầu tiên, có mức độ nén thấp, được đặc trưng bởi một lượng nhỏ (hoặc hoàn toàn không có) vật chất khuếch tán. Đồng thời, các cụm xoắn ốc có mức độ nén cao chứa cả khí và hạt bụi. Các nhà khoa học giải thích sự khác biệt này theo cách sau. Các hạt bụi và các hạt khí va chạm định kỳ trong quá trình chuyển động của chúng. Quá trình này là không co giãn. Sau va chạm, các hạt mất đi một phần năng lượng, và kết quả là chúng dần dần lắng xuống thành nhữngnhững vị trí trong hệ sao nơi có ít tiềm năng nhất.
Hệ thống nén cao
Nếu quá trình được mô tả ở trên diễn ra trong một hệ thống sao bị nén cao, thì vật chất khuếch tán sẽ đọng lại trên mặt phẳng chính của thiên hà, bởi vì ở đây mức năng lượng tiềm năng là thấp nhất. Đây là nơi khí và các hạt bụi được thu thập. Hơn nữa, vật chất khuếch tán bắt đầu chuyển động của nó trong mặt phẳng chính của cụm sao. Các hạt chuyển động gần như song song theo quỹ đạo tròn. Do đó, các vụ va chạm ở đây khá hiếm. Nếu chúng xảy ra, thì tổn thất năng lượng là không đáng kể. Từ đó vật chất không di chuyển xa hơn đến trung tâm của thiên hà, nơi năng lượng tiềm năng có mức độ thậm chí còn thấp hơn.
Hệ thống nén yếu
Bây giờ hãy xem xét cách hoạt động của một thiên hà ellipsoid. Một hệ thống sao thuộc loại này được phân biệt bởi sự phát triển hoàn toàn khác của quá trình này. Ở đây, mặt phẳng chính hoàn toàn không phải là một vùng rõ rệt với mức năng lượng tiềm năng thấp. Thông số này giảm mạnh chỉ xảy ra ở hướng trung tâm của cụm sao. Và điều này có nghĩa là bụi và khí giữa các vì sao sẽ bị hút vào trung tâm của thiên hà. Kết quả là, mật độ vật chất khuếch tán ở đây sẽ rất cao, cao hơn nhiều so với tán xạ phẳng trong một hệ thống xoắn ốc. Các hạt bụi và khí tập trung ở trung tâm của sự tích tụ dưới tác dụng của lực hút sẽ bắt đầu co lại, từ đó hình thành một vùng nhỏ vật chất dày đặc. Các nhà khoa học cho rằng từ vấn đề này trong tương lainhững ngôi sao mới bắt đầu hình thành. Một thứ khác quan trọng ở đây - một đám mây nhỏ gồm khí và bụi, nằm trong lõi của một thiên hà bị nén yếu, không cho phép bản thân nó bị phát hiện trong quá trình quan sát.
Các giai đoạn trung gian
Chúng tôi đã xem xét hai loại cụm sao chính - với mức độ yếu và mức độ nén mạnh. Tuy nhiên, cũng có những giai đoạn trung gian khi độ nén của hệ thống nằm giữa các thông số này. Trong các thiên hà như vậy, đặc điểm này không đủ mạnh để vật chất khuếch tán tích tụ dọc theo toàn bộ mặt phẳng chính của cụm. Đồng thời, nó không đủ yếu để các hạt khí và bụi tập trung trong vùng lõi. Trong những thiên hà như vậy, vật chất khuếch tán tập hợp thành một mặt phẳng nhỏ tập hợp xung quanh lõi của cụm sao.
Thiên hà bị chặn
Một dạng phụ khác của thiên hà xoắn ốc đã được biết đến - đây là một cụm sao có vạch. Tính năng của nó như sau. Nếu trong hệ thống xoắn ốc thông thường, các cánh tay quay ra trực tiếp từ lõi hình đĩa, thì ở loại này, tâm nằm ở giữa cầu thẳng. Và các nhánh của một cụm như vậy bắt đầu từ phần cuối của phân đoạn này. Chúng còn được gọi là thiên hà xoắn ốc đan chéo. Nhân tiện, bản chất vật lý của cầu nhảy này vẫn chưa được biết rõ.
Ngoài ra, các nhà khoa học đã phát hiện ra một loại cụm sao khác. Chúng được đặc trưng bởi một lõi, giống như các thiên hà xoắn ốc, nhưng chúng không có cánh tay. Sự hiện diện của một lõi cho thấy khả năng nén mạnh, nhưngtất cả các thông số khác giống với hệ thống ellipsoidal. Các cụm như vậy được gọi là dạng thấu kính. Các nhà khoa học cho rằng những tinh vân này được hình thành do sự mất mát vật chất khuếch tán bởi một thiên hà xoắn ốc.
