Galaktikos

Galaktikos – tai didelės žvaigždžių ir tarpžvaigždinės medžiagos (dujų ir įvairiausių dulkių) sistemos, kurių narius sieja gravitacinė sąveika. Visatoje, manoma, yra ne mažiau, kaip 300 milijardai galaktikų. Visos galaktikos yra skirstomos į kelis pagrindinius tipus: elipsinės galaktikos, spiralinės galaktikos, netaisyklingos galaktikos. Lietuvos danguje plika akimi galima matyti vienintelę galaktiką – Andromedos galaktika (arba Didysis Andromedos ūkas).

Elipsines galaktikas sudaro senos žvaigždės, susidariusios prieš 8-13 milijardą metų. Šios galaktikos yra panašios į mūsų Galaktikos kamuolinių spiečių žvaigždes, tik šie spiečiai yra kur kkas mažesni. Galaktikų forma primena rutulį ar elipsoidą, žvaigždžių tankis tolydžiai mažėja nuo centro į pakraščius. Daugumos elipsinių galaktikų masės, skersmenys ir šviesiai yra labai skirtingi. Galaktikų skersmenys siekia nuo 5000 iki 200 000 šviesmečių, o masės maždaug 10’6 – 10’13 M . Šios galaktikos yra skirstomos į aštuonis potipius – nuo E0 (skritulio formos) iki E7 (pailgos, ištęsto lęšio formos). Ištirti šių galaktikų žvaigždžių cheminę sudėtį yra labai sunku, nes tik vienintelė vidutinio dydžio elipsinė galaktika yra netoli mūsų, aatstumu apie 0,7 megaparseko. Galaktikos atrodo gelsvos, nes didžiąją dalį žvaigždžių sudaro kiek mažesnės už Saulę, gelsvos spalvos žvaigždės. Visos žvaigždės juda aplink galaktikos branduolį netvarkingai ir labai ištęstomis orbitomis.

Spiralinės galaktikos yra gana plokščios diskinės žvaigždžių sistemos, turinčios spiralines vvijas, sferoidą ir centrinį telkinį. Šių galaktikų diske telkiasi jaunos žvaigždės, padrikieji spiečiai ir tarpžvaigždinė medžiaga, o sferoide – senos žvaigždės ir kamuoliniai spiečiai. Spiralinės galaktikos yra skirstomos į keturis poklasius: Sa, Sb, Sc ir Sd. Sa poklasio galaktikų vijos yra menkos ir glaustos, o centrinis telkinys stambus. Sc poklasis atvirkščiai – centrinis telkinys menkas, o vijos storos ir skaisčios, plačiai išsiskleidusios, vietomis sutrūkinėjusios. Sb galaktikų išvaizda yra tarpinė. Sd poklasio galaktikos yra pačios rečiausios ir jose beveik nematyti centrinio telkinio, o vien skaisčios ir storos, sutrūkinėjusios, išsišakojusios vijos. Spiralinės galaktikos sukasi apie ašį, einančią per jų centrinę dalį statmenai disko plokštumai. Šių galaktikų skersmuo yra apie 20 000 – 150 000 šviesmečių. Spiralinės galaktikos turi kelis porūšius: paprastosios spiralinės ggalaktikos, skersinės galaktikos, lęšinės galaktikos ir anemiškosios (arba mažo skaisčio) spiralinės galaktikos. Mūsų Galaktika taip pat yra spiralinė ir priskiriama Sb poklasiui. Nors, kaip ir tikriausiai daugelis spiralinių galaktikų, turi savitumų, kurie neleidžia Mūsų Galaktikos pavadinti tipine spiraline galaktika.

Lęšinės galaktikos yra giminingos tiek paprastom spiralinėm, tiek skersinėms galaktikoms. Žymimos – SO ir SBO trumpiniais. Šios galaktikos išsiskiria tuo, kad neturi spiralių ir tarpžvaigždinės medžiagos. Turi tik centrinį telkinį ir, kaip manoma, sferoidą. Tikriausiai lęšinės galaktikos susidarė spiralinėms galaktikoms netekus ttarpžvaigždinės medžiagos (kur susidaro naujos žvaigždės). Yra hipotezė, kad šios medžiagos neteko susidūrusios su kitomis galaktikomis arba didžiuliais dujų telkiniais.

Skersinės spiralinės galaktikos – tai galaktikos, kurių vijos eina ne iš branduolio, bet iš storos skersės, einančios per centrą, galų. Apie 20% spiralinių galaktikų yra skersinės. Dažniausiai tokio tipo galaktikos turi tik keletą, tačiau storesnių vijų. Kadangi šios galaktikos priklauso spiralinių galaktikų grupei, tai ir jų žymėjimas yra panašus, tik pridedant raidę B: SBa, SBb, SBc, SBd. Dažnai SBa galaktikų vidinė vija sudaro uždarą žiedą.

Mažo skaisčio, arba, anemiškosios galaktikos.Tai dar viena spiralinių galaktikų rūšis. Jos žymimos LSB simboliu. Tai labai silpno švytėjimo galaktikos. Jų spindesys yra kelis šimtus, ar net kelis tūkstančius, kartų silpnesnis už paprastų spiralinių galaktikų spindesį. Taip yra dėl to, kad mažo skaisčio galaktikose žvaigždės yra labai atitolusios viena nuo kitos. Be to, manoma, kad ten beveik nebelikę tarpžvaigždinės medžiagos ir nebegali susidaryti naujos, skaisčios žvaigždės. Mažo skaisčio galaktikos yra atrastos palyginti neseniai, vos prieš penkiolika metų. Kadangi jos švyti labai silpnai, sunku šias galaktikas aptikti, nors jų, tikriausiai, yra net daugiau nei parastų spiralinių galaktikų.

Netaisyklingosios galaktikos yra netaisyklingos formos žvaigždžių sistemos, kurios dažniausiai neturi centro telkinio. Žymimos – Ir. Jų masė palyginti nedidelė,o skersmuo siekia aapie 5000-30 000 šviesmečių. Šių galaktikų struktūra yra labai panaši į mažo skaisčio (anemiškąsias) galaktikas, tačiau skirtumas tas, kad šiose galaktikose vis dar yra ryškūs tarpžvaigždinės medžiagos telkiniai. Šiose galaktikose vyrauja gana jauni žvaigždžių kamuoliniai spiečiai. Manoma, kad netaisyklingosios galaktikos vis dar formuojasi ir dar nėra įgavusios galutinės formos.

Aktyviosios galaktikos yra galaktikos, turinčios aktyvų branduolį, kurio spindesys prilygsta likusios galaktikos dalies spindesiui ar net didesnis už jį. Branduolys pasižymi tai staigiu netaisyklingu, tai periodiniu spindesio kitimu, medžiagos išmetimais. Dažniausiai tokia galaktika turi 10’6-10’9 Saulės masių juodąją bedugnę centre, kurios skersmuo yra maždaug Saulės sistemos dydžio. Ją supa kelių šviesos mėnesių dydžio plokščias dujinis diskas, kurio vidinė dalis labai greitai sukasi ir jo temperatūra yra net kelių milijonų laipsnių. Aplink šį diską yra labai lėtai besisukantis kelių šviesmečių spindulio storas dujų ir dulkių debesis. Aktyvios galaktikos yra skirstomos į kelis porūšius: blazarai, kvazarai, Markariano galaktikos, Seiferto galaktikos, radijo galaktikos. Visos šios galaktikos turi aktyvius branduolius.

Kvazarai ir kvazarinės galaktikos yra ypač aktyvios galaktikos. Tai patys galingiausi žinomi Mūsų Visatos energijos šaltiniai. Kvazarai yra panašūs į žvaigždes, aplink save turi vos įžiūrimus blausius ūkelius. Kadangi šios galaktikos yra labai toli, jos yra labai mažai ištirtos. Iš spektrų nustatyta, kad tai patys toliausi VVisatos objektai. Be to, kvazarai tikriausiai seniausi dariniai, susidarę per pirmuosius milijardus Visatos evoliucijos metų.

Seiferto galaktikos dažniausiai būna spiralinės, turinčios mažą ir šviesų branduolį, kurio spektre matomos stiprios ir plačios emisijos linijos. Šios linijos rodo, kad iš Seiferto galaktikos branduolio karštos dujos sklinda kelių tūkstančių km/s greičiu. Kai kurios Seiferto galaktikos yra stiprūs radijo bangų ir infraraudonojo spinduliavimo šaltiniai. Pirmąsias šio tipo galaktikas 1943 atrado K. Seifertas.

Radijo galaktikos dažniausiai būna elipsinės. Jos ypatingos tuo, kad yra ne tik supermilžinės galaktikos, bet kartu ir labai galingi radijo bangų šaltiniai. Šioms galaktikoms būdinga triguba struktūra: nedidelis centrinis radijo šaltinis ir du išoriniai radijo šaltiniai – plazmoidai. Radijo galaktikose gausu tarpžvaigždinės medžiagos, dėl kurios, tikriausiai, šios galaktikos ir yra tokios aktyvios.

Pekuliariosios galaktikos – tai dar vienas galaktikų tipas. Šių galaktikų neįmanoma priskirti nei vienai kitai rūšiai dėl jų savitumo ir nepanašumo į “normaliąsias“ galaktikas, arba dėl per didelio supanašėjimo į jas visas. Neretai šią galaktikų deformaciją sukelia susidūrimas su kitomis galaktikomis ar stambesniais tarpgalaktiniais dujų debesimis.

Mūsų Galaktika

Mūsų Galaktika yra žvaigždžių ir tarpžvaigždinės medžiagos sistema, kuriai priklauso ir Saulė. Ši galaktika yra Sb tipo spiralinė galaktika, susidedanti iš bendracentrių posistemių: disko, centrinio telkinio, sferoido ir vainiko. Saulė yra diske netoli nuo jo

centro plokštumos nutolusi 28 000 šviesmečių nuo centro. Galaktikos disko projekcija į dangaus sferą yra Paukščių Takas. Tarptautinis Paukščių Tako pavadinimas – Pieno Kelias (Milky Way). Geriausiai ištirta yra tik Mūsų Galaktika. Juk esame šios Galaktikos dalis, esame jos viduje, tačiau kol kas mūsų tyrimo galimybės yra vis dar ribotos, atstumai tarp dangaus kūnų yra per dideli. Tačiau visas savybes, kurios tinka Paukščių Takui, galima taikyti ir kitoms spiralinėms galaktikoms, kurių visatoje yra daugiausia.

Galaktikos centras ir centrinis telkinys – centrinė ggalaktikos sritis, apie kurią sukasi žvaigždės, jų spiečiai, tarpžvaigždiniai debesys ir kiti galaktikai priklausantys objektai. Centrinio telkinio spindulys gali būti maždaug 10 000 šviesmečių . Manoma, kad galaktikos centriniame telkinyje žvaigždžių tankis yra neprastai didelis ir atstumas tarp žvaigždžių tėra vos 1 šviesos savaitė, tai yra maždaug apie 180 000 km., o pačiame centre – juodoji bedugnė.

Galaktikos diskas – plokščioji galaktikos sistema, kurią sudaro jaunesnės negu 8 milijardai metų žvaigždės bei tarpžvaigždiniai dujų ir dulkių debesys. Kuo jaunesnės žvaigždės, ttuo jos labiau telkiasi į disko plokštumą. Jaunos žvaigždės sudaro vadinamąjį plonąjį diską, kuriame yra spiralinės vijos. Senesnės žvaigždės (5-8 milijardai metų amžiaus) sudaro storąjį diską. Galaktikos centrinėje dalyje diskas susilieja su centriniu telkiniu. Šios dalies spindulys siekia apie 60 0000 šviesmečių. Diskas sukasi aplink Galaktikos centrą. Sukimosi greitis tolstant nuo centro, didėja: Saulės aplinkoje šis greitis lygus ~220 km/s, o Galaktikos disko pakraštyje gali siekti 230-250 km/s. Saulė apsisuka aplink Galaktikos centrą ne mažiau, kaip per 230 milijonus metų.

Galaktikos sferoidas yra galaktikos sferinė sistema, kuri supa iš visų pusių diską ir yra gerokai už jį didesnė; spindulys gali siekti net iki 80 000 šviesmečių. Šioje galaktikos dalyje telkiasi seniausios žvaigždės, kamuoliniai žvaigždžių spiečiai ir labai retos tarpžvaigždinės dujos. Sferoido žvaigždės ir spiečiai skrieja aplink galaktikos centrą labai ištęstomis elipsinėmis orbitomis. Jų erdvinis tankis didėja, artėjant prie galaktikos centro.

Galaktikos vainike telkiasi žvaigždžių spiečiai ir pavienės nedidelės galaktikėlės, arba kitaip vadinamos sferoidinės galaktikėlės ir nežinomos prigimties nematomosios masės, kuri ~10 kkartų viršija Galaktikos žvaigždžių ir tarpžvaigždinės medžiagos masę. Dar nėra nustatyta, ar galaktikos vainike yra atskirų žvaigždžių. Šios galaktikos dalies spindulys tęsiasi ne mažiau kaip 300 000 šviesmečių.

Galaktikos magnetinis laukas driekiasi išilgai spiralinių vijų. Jis neturi jokios įtakos žvaigždžių judėjimui, bet vaidina nemažą vaidmenį tarpžvaigždinių dujų ir kosminių spindulių judėjimui. Šis magnetinis laukas yra maždaug 100 000 kartų silpnesnis nei Žemės ir nusitęsęs per tūkstančius šviesmečių.

Galaktikos masė ir sudėtis. Galaktikos masė sudaro apie 1012 M . Tarpžvaigždinės dujos iir dulkės sudaro 10% disko masės ir telkiasi daugiausia spiralinėse vijose. ~73% tarpžvaigždinės medžiagos masės sudaro vandenilio atomai ir molekulės, ~25% helis ir ~2% sunkesnieji elementai. Tarpžvaigždinės molekulės telkiasi į molekulių debesis, kurių ~1% medžiagos sudaro tarpžvaigždinės dulkės. Galaktikos sferoide taip pat atrasta karštų dujų srautų kylančių iš disko ir krintančių atgal. Sferoido žvaigždės turi 10-1000 kartų mažiau sunkiųjų cheminių elementų, negu disko žvaigždės.

Galaktikos sukimasis. Galaktikos disko žvaigždės skrieja aplink centrą maždaug apskritomis orbitomis, kiekvieną nuotolį nuo centro atitinka tam tikras orbitinis greitis, todėl galima kalbėti apie Galaktikos sukimosi kreivę, suprasdami ją kaip priklausomybę tarp linijinio žvaigždžių greičio ir nuotolio nuo Galaktikos centro. Tolstant nuo Galaktikos centro, sukimosi greitis staigiai auga, kol 1500 šviesmečių atstume pasiekia 255 km/s. Toliau greitis krinta iki 195 km/s ties 10 000 šviesmečių ir vėl kyla, kol pasiekia 230 km/s ties 23 000 šviesmečių nuotoliu. Nuo čia greitis ima vėl mažėti iki 210 km/s ties 33 000 šviesmečių, o po to vėl didėja, kol ties disko pakraščiu pasiekia 230-250 km/s. Saulės aplinkoje (28 000 šviesmečių nuo centro) sukimosi greitis yra 220 km/s. Galaktikos sukimosi kreivė priklauso nuo masės pasiskirstymo diske ir aplink jį. Galaktikos sferoido žvaigždės skrieja aplink Galaktikos centrą kiekviena individualiai ir ten nėra jjokio kolektyvinio sukimosi. Kamuoliniai žvaigždžių spiečiai skrieja taip pat, kaip atskiros sferoido žvaigždės, visas spiečius skrieja aplink Galaktikos centrą kaip vienas kūnas. Spiečiaus žvaigždės sudėtingomis orbitomis skrieja aplink spiečiaus centrą.

Žvaigždės Galaktikoje. Galaktikoje yra 250-300 milijardai žvaigždžių, Daugiausia žvaigždžių yra diske, centro telkinyje ir sferoje. Galaktikos spiralinėse vijose telkiasi jaunos žvaigždės, jų asociacijos ir padrikieji žvaigždžių spiečiai (amžius 106-108 m.). Galaktikos diske telkiasi žvaigždės ir spiečiai kurių amžius 1-8 milijardai metų; nustatyta, kad Saulės amžius yra maždaug 4.7 milijardai metų. Galaktikos sferoide – pavienės žvaigždės ir kamuoliniai žvaigždžių spiečiai, kurių amžius 10-13 milijardai metų.

Galaktiniai metai yra periodas, per kurį Saulė ir artimiausios jai žvaigždės apskrieja aplink Galaktikos centrą. Šie metai apytiksliai lygūs 230 milijonų Žemės atogrąžiniams metų.

Paukščių takas geriausiai matomas giedrą be Mėnulio naktį. Susideda iš daugelio silpno spindesio žvaigždžių, šviesių ir tamsių kosminių ūkų. Maždaug Paukščių Tako viduriu eina Galaktikos pusiaujas. Dangaus šiaurės pusrutulyje eina per Erelio, Strėlės, Laputės, Gulbės, Cefėjo, Kasiopėjos, Persėjo, Vežėjo, Tauro, Dvynių, Oriono, Vienaragio žvaigždynus, o pietų pusrutulyje – per Šuns, Laivagalio, Burių, Kilio, Kentauro, Kryžiaus, Kampainio, Skorpiono, Šaulio, Skydo žvaigždynus. Plačiausia ir šviesiausia Paukščių Tako sritis yra Šaulio ir Skorpiono žvaigždynuose, ties Galaktikos centru.

Kitos galaktikos

Andromedos galaktika yra pati artimiausia galaktika Paukščių TTakui – Mūsų Galaktikai. Galaktika žymima M31 arba NGC 224. Regimasis ryškis – 21. Šviesiausia ir vienintelė plika akimi Lietuvoje matoma galaktika. Nuotolis nuo Saulės yra 2 120 000 šviesmečių, jos skersmuo siekia apie 160 000 šviesmečių, masė – be išorinio vainiko apie 2•10’11 M , o su vainiku – maždaug 4•10’12 M . Galaktikos centre yra ~10 milijardų M juodoji bedugnė. Ši galaktika į mus pasisukusi 13° kampu, todėl sunku įžiūrėti jos vidinę struktūrą. Andromedos galaktika artėja prie Mūsų Galaktikos 300 km/s greičiu.

Sombrero galaktika žymima NGC 5494 arba M 104. Ši įspūdinga galaktika priklauso Mergelės galaktikų spiečiui. Matoma tik briáuna. Nuotolis nuo Saulės apie 60 milijonų šviesmečių Šios galaktikos masė gali būti maždaug 300 milijardų M . Galaktikos branduolys yra palyginti didelis ir masyvus, kuris sudarytas daugiausiai iš senų raudonų žvaigždžių. Disko skersmuo – maždaug 75 000 šviesmečių Galaktikos sferoide esantys tarpžvaigždinių dujų ir dulkių debesys aplink centrą apskrieja per 210 milijonų metų, lėkdami 340 km/s greičiu.

Trikampio galaktika yra Sc tipo spiralinė galaktika. Žymima M33 arba NGC 598 ir randama Trikampio žvaigždyne. Skersmuo apie 60 000 šviesmečių, o nuotolis nuo Saulės maždaug 2.4 milijonų šviesmečių. Ši galaktika į mus yra atsisukusi plokštuma, todėl galima stebėti tiek jos vijas, tiek

branduolį. Trikampio galaktika priklauso Vietinei galaktikų grupei.

Galaktikų sąlaja arba sąveikaujančios galaktikos. Susidūrus dviems galaktikoms jų žvaigždės ir ūkai gali susilieti į vieną sistemą. Jei galaktikos buvo skirtingo amžiaus ir skirtingos cheminės sudėties, sąlajos rezultate susidariusi sistema gali turėti labai skirtingų populiacijų mišinį ir savitas savybes. Galaktika gali būti nepanaši nei į vieną iš klasikinių tipų ir atverti naujas galimybes galaktikų tyrime.

Galaktikų spiečiai, Galaktikų grupės yra galaktikų telkiniai, kurių narius sieja tarpusavė gravitacija ir magnetinės jėgos. Mažesni telkiniai, turintys nuo kkelių iki kelių dešimčių galaktikų, dažniausiai vadinami galaktikų grupėmis. Galaktikų spiečiai susideda iš šimtų ir tūkstančių galaktikų. Vidutinės galaktikų spiečių masės ~10’15 M , o skersmenys nuo 5 iki 15 milijonų. šviesmečių Galaktikų spiečiai grupuojasi į galaktikų superspiečius, kurių skersmenys siekia 200 – 600 milijonų šviesmečių Erdvė tarp superspiečių beveik tuščia. Mūsų Galaktika ir dar maždaug 30 kitų gretimų galaktikų sudaro Vietinę galaktikų grupę. Pats artimiausias galaktikų spiečius yra Mergelės žvaigždyne ir pavadintas to paties žvaigždyno vardu. Jis nuo Mūsų GGalaktikos nutolęs apie 60 milijonų šviesmečių.

Galaktikų superspiečiai yra didžiausios žinomos galaktikų struktūros Visatoje. Superspiečių skersmenys būna iki 600 milijonų šviesmečių, o masės – iki 10’16 M . Paprastai superspiečių sudaro kelios dešimtys galaktikų spiečių ir grupių. Didžiausi superspiečiai yra pailgos fformos. Superspiečiaus galaktikos būna išsidėstę lyg pailgo burbulo paviršiuje, o to burbulo vidus – tuščias. Dabar yra žinoma apie 50 superspiečių.

Visa erdvė, kurioje išsidėsčiusios galaktikos, vadinama – Visata. Manoma, kad Visata prasidėjo po Didžiojo Sprogimo (Didysis Sprogimas yra viena iš teorijų, iš kur gali būti kilus Visata). Sakoma, kad visata yra beribė ir neįmanoma nubrėžti linijos, kur ji prasideda ir, kur baigiasi. Anksčiau žmonės, nukreipę teleskopus į tam tikrą vietą, nieko neradę manydavo, kad ten galėtų būti Visatos pabaiga. Tačiau, po kiek laiko į patį tamsiausią Visatos tašką buvo nukreiptas Hablo kosminis teleskopas (Hubble Space Telescope ). Jis kelias dienas fiksavo ir ryškino vaizdą ir galiausiai buvo atsiųstos neįtikėtinos nuotraukos. Tame tamsiame Visatos taške teleskopas užfiksavo kelis tūkstančius galaktikų, nnutolusių per milijonus šviesmečių nuo mūsų galaktikos. Ir vėl teko iš naujo kurti galaktikų ribų teorijas. Mokslininkai stengiasi sudarinėti galaktikų išsidėstymo žemėlapius, kad atradus naują galaktiką būtų galima lengviau įsivaizduoti Visatos ribas. Manoma, kad Visatoje tūrėtų būti ne mažiau 300 milijardų galaktikų. Visos galaktikos priskiriamos kokiai nors grupei, spiečiui arba superspiečiui.

Visata plečiasi, galaktikos nestovi vietoje. Jos visuomet juda viena kitos atžvilgiu. Greitis erdvėje priklauso nuo galaktikos masyvumo, skersmens ir to, kokiu greičiu ji sukasi aplink savo centrą. Štai, pavyzdžiui, tolimiausioji mmums žinoma galaktika yra nutolusi apie 13 milijardų šviesmečių nuo mūsiškės, Paukščių tako, ir juda erdvėje bei vis dar tolsta apie 283 000 km/s greičiu. Tai iš tiesų atrodo įspūdingi skaičiai, tačiau Visatos mastu jie nėra tokie dideli.