Οι γαλαξίες [Α΄μέρος]

Του Κωνσταντίνου Αθ. Οικονόμου δασκάλου στο 32ο Δ. Σχ. Λάρισας-συγγραφέα

 

ΓΕΝΙΚΑ: Οι γαλαξίες αποτελούν τεράστια συστήματα αστέρων, γαλαξιακών αερίων, αστρικής σκόνης και αόρατης σκοτεινής ύλης με αλληλοεπηρεαζόμενη βαρυτική συμπεριφορά. Διαπιστώθηκε ότι στο Σύμπαν, εκτός των γαλαξιών, βρίσκεται και διασκορπισμένη αραιότατη ύλη αερίων και σκόνης, που θεωρείται ότι “γεμίζει” τον χώρο του Σύμπαντος, και ονομάζεται μεσογαλαξιακή ή διαγαλαξιακή ύλη. Εκτός από αστέρες, οι περισσότεροι γαλαξίες περιέχουν και ένα μεγάλο πλήθος αστρικών συστημάτων, αστρικών σμηνών και νεφελωμάτων. Οι γαλαξίες ταξινομούνται ανάλογα με το φαινόμενο μέγεθός τους. Αν και η λεγόμενη σκοτεινή ύλη αποτελεί ίσως και το 90% της μάζας των περισσοτέρων γαλαξιών, η φύση αυτών των αόρατων στοιχείων δεν είναι πλήρως κατανοητή. Το διαγαλαξιακό διάστημα, ανάμεσα στους γαλαξίες, περιέχει ύλη σε μορφή πλάσματος, με μέση πυκνότητα ενδεχομένως και κάτω από ένα σωματίδιο ανά κυβικό μέτρο! Υπάρχουν περισσότεροι από 170 δισεκατομμύρια γαλαξίες, μόνο στο ορατό σύμπαν! Ο γαλαξίας στον οποίο βρίσκεται το ηλιακό μας σύστημα ονομάζεται Γαλαξίας, με Γ κεφαλαίο, για να ξεχωρίζει από τους υπόλοιπους.

ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ: Γενικά οι γαλαξίες αποτελούνται συνήθως από τρία κύρια μέρη: Το κέντρο, με υψηλή πυκνότητα άστρων, στην οποία συνήθως βρίσκεται, όπως πιστεύεται, μία τεράστια μαύρη τρύπα, το γαλαξιακό δίσκο, όπου βρίσκονται συγκεντρωμένα τα περισσότερα άστρα του γαλαξία και την άλω, που περιέχει λιγότερα και διαφορετικού τύπου άστρα, αέριο και σκοτεινή ύλη. Ο Αμερικανός αστρονόμος E. Hubble ταξινόμησε τους γαλαξίες σε ελλειπτικούς, σπειροειδείς και ανώμαλους.

ΕΛΛΕΙΠΤΙΚΟΙ ΓΑΛΑΞΙΕΣ: Είναι οι γαλαξίες που μοιάζουν ως δίσκοι κυκλικοί ή ελλειπτικοί των οποίων όμως η λαμπρότητα μειώνεται από το κέντρο προς τη περιφέρεια. Το κέντρο τους ονομάζεται πυρήνας. Οι γαλαξίες αυτοί συμβολίζονται με το γράμμα Ε, έχουν λίγη ή καθόλου μεσοαστρική ύλη και νεφελώματα και στερούνται βραχιόνων, με αποτέλεσμα τον μικρό ρυθμό δημιουργίας νέων άστρων. Ανάλογα με την ελλειπτικότητά τους οι ελλειπτικοί γαλαξίες ταξινομούνται από 0, όταν είναι σχεδόν σφαιρικοί, έως 7. Οι αστέρες που συγκροτούν τους ελλειπτικούς είναι ως επί το πλείστον γηραιοί (ανήκουν στον Πληθυσμό ΙΙ), επομένως συνήθως δεν παρατηρείται σχηματισμός αστέρων, και έτσι μοιάζουν με τα πολύ μικρότερα σφαιρωτά σμήνη. Ορισμένοι από τους μεγαλύτερους γαλαξίες που έχουν εντοπιστεί ανήκουν σε αυτήν την κατηγορία, για παράδειγμα οι M87 και NGC1316. Οι ελλειπτικοί γαλαξίες αντιπροσωπεύουν το 17% του συνόλου των γαλαξιών

ΣΠΕΙΡΟΕΙΔΕΙΣ ΓΑΛΑΞΙΕΣ: Είναι οι περισσότεροι γαλαξίες. Έχουν και αυτοί πυρήνα, που μοιάζει με ελλειπτικό σχήμα ή με επιμήκη ράβδο. Και στις δύο περιπτώσεις, από τα άκρα του πυρήνα εκφύονται βραχίονες που ελίσσονται σπειροειδώς περί τον πυρήνα. Το πλήθος αυτών των γαλαξιών αντιπροσωπεύει το 80% του συνόλου των γνωστών γαλαξιών. Ανάλογα με το τύπο του πυρήνα ονομάζονται κανονικοί σπειροειδείς και συμβολίζονται με το γράμμα S, ενώ αν ο πυρήνας είναι ραβδωτός ονομάζονται ραβδωτοί σπειροειδείς και συμβολίζονται με το SB. Οι S αντιπροσωπεύουν τα 2/3 του συνόλου των σπειροειδών, ενώ οι SB το 1/3 των σπειροειδών γαλαξιών. Ο Γαλαξίας μας, όπως έχουμε αναφέρει σε άλλο άρθρο μας, είναι ένας μεγάλος ραβδωτός σπειροειδής γαλαξίας με δίσκο.

ΑΛΛΕΣ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΕΣ: Οι ιδιόμορφοι γαλαξίες έχουν ασυνήθιστες ιδιότητες εξαιτίας της βαρυτικής αλληλεπίδρασης με άλλους γαλαξίες. Ένα παράδειγμα είναι ο δακτυλιοειδής γαλαξίας, που έχει μία δακτυλιοειδή δομή άστρων και αερίου που περιβάλει ένα «γυμνό» πυρήνα. Αυτοί οι γαλαξίες θεωρείται ότι σχηματίζονται όταν ένας μικρότερος γαλαξίας “εισβάλλει” μέσα από τον πυρήνα ενός σπειροειδή γαλαξία! Ένα τέτοιο γεγονός μπορεί να έχει επηρεάσει το γειτονικό γαλαξία της Ανδρομέδας, καθώς παρουσιάζει πολλαπλές δακτυλιοειδείς μορφές στην υπέρυθρη ακτινοβολία. Οι φακοειδείς γαλαξίες είναι η ενδιάμεση μορφή μεταξύ ελλειπτικού και σπειροειδή γαλαξία [S0]. Αυτοί έχουν ασθενώς καθορισμένους σπειροειδείς βραχίονες, με μία ελλειπτική άλω αστέρων.

ΑΚΑΝΟΝΙΣΤΟΙ ΓΑΛΑΞΙΕΣ: Αυτοί παρουσιάζουν σχήμα ακανόνιστο ή δεν ανήκουν στις παραπάνω μορφολογίες. Είναι μικρότεροι σε σύγκριση με τους σπειροειδείς και τους ελλειπτικούς. Στους περισσότερους ανώμαλους γαλαξίες παρατηρείται σχηματισμός αστέρων που οφείλεται στην υψηλή περιεκτικότητα τους σε αέριο. Νεαρά άστρα και λαμπρές περιοχές μεσοαστρικού αερίου κυριαρχούν σε αυτούς τους γαλαξίες. Συμβολίζονται με τα γράμματα Ιrr (Irregular) και αντιπροσωπεύουν λιγότερο από το 3% του συνόλου των γαλαξιών.

ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΩΝΤΕΣ ΓΑΛΑΞΙΕΣ: Ο μέσος όρος της απόστασης μεταξύ των γαλαξιών είναι συχνά ανάλογος με τη διάμετρό τους. Ως αποτέλεσμα, οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ αυτών των γαλαξιών είναι συχνές και παίζουν ρόλο στην εξέλιξή τους. Παρολίγον συγκρούσεις μεταξύ των γαλαξιών έχουν ως αποτέλεσμα τη στρέβλωσή τους, ενώ μπορεί να προκαλέσουν ανταλλαγή αερίων και σκόνης. Οι συγκρούσεις εμφανίζονται όταν δύο γαλαξίες περνούν απευθείας ο ένας μέσα από τον άλλο με αρκετή ορμή. Τα αστέρια στο εσωτερικό αυτών των γαλαξιών που αλληλεπιδρούν θα περάσουν κατευθείαν μέσα χωρίς σύγκρουση. Ωστόσο, αέρια και σκόνη μέσα στους δύο γαλαξίες θα αλληλεπιδράσουν. Αυτό μπορεί να προκαλέσει εκρήξεις σχηματισμού αστέρων, καθώς το διαστρικό μέσο είναι διαταραγμένο και συμπιεσμένο. Η σύγκρουση μπορεί να στρεβλώσει το σχήμα του ενός ή και των δύο γαλαξιών, σχηματίζοντας ράβδους, δαχτυλίδια ή δομές που μοιάζουν με ουρές. Ακραία περίπτωση της αλληλεπιδράσης είναι οι γαλαξιακές συγχωνεύσεις. Στην περίπτωση αυτή, η σχετική ορμή των δύο γαλαξιών είναι μικρή για να μπορέσουν οι γαλαξίες να περάσουν ο ένας μέσα από τον άλλο και να συνεχίσουν την πορεία τους. Έτσι, βαθμιαία συγχωνεύονται για να σχηματίσουν έναν ενιαίο, μεγαλύτερο γαλαξία. Οι συγχωνεύσεις μπορεί να οδηγήσουν σε σημαντικές αλλαγές μορφολογίας στο νέο γαλαξία, σε σύγκριση με τους προηγούμενους. Αν τυχόν ένας από τους γαλαξίες είναι ογκωδέστερος, το αποτέλεσμα είναι γνωστό ως κανιβαλισμός [ο μεγαλύτερος γαλαξίας παραμένει ανεπηρέαστος, ενώ οι μικροί γαλαξίες “θρυμματίζονται” και αφομοιώνονται].

ΑΣΤΡΟΓΟΝΟΙ: Τα αστέρια δημιουργούνται μέσα στους γαλαξίες από αποθέματα ψυχρών αερίων [γιγαντιαία μοριακά νέφη]. Ορισμένοι γαλαξίες έχουν παρατηρηθεί να σχηματίζουν αστέρια με εξαιρετικά ταχύ ρυθμό [αστρική έκρηξη]. Σε περίπτωση που συνεχίσουν κατά αυτόν τον τρόπο, θα καταναλώσουν τα αποθέματά τους σε αέρια, σε διάστημα μικρότερο από τη διάρκεια ζωής τους. Έτσι, η αστρογόνος δραστηριότητα συνήθως διαρκεί “μόνο” 10 εκατομμύρια χρόνια, μια σχετικά σύντομη περίοδο στην ιστορία ενός γαλαξία. Οι αστρογόνοι γαλαξίες ήταν συχνότεροι στη διάρκεια της πρώιμης ιστορίας του σύμπαντος. Όμως, ακόμη εξακολουθούν να συνεισφέρουν το 15% του συνολικού ποσού δημιουργίας αστέρων. Οι αστρογόνοι γαλαξίες χαρακτηρίζονται από συγκεντρώσεις σκόνης και αερίων και την εμφάνιση νεοσύστατων αστέρων, συμπεριλαμβανομένων και τεράστιων αστέρων. Αυτοί οι τεράστιοι αστέρες μετατρέπονται σε υπερκαινοφανείς αστέρες, των οποίων τα υπολείμματα επεκτείνονται αλληλεπιδρώντας με το περιβάλλον αέριο, συχνά προκαλώντας μια αλυσιδωτή αντίδραση γένεσης αστέρων, που εξαπλώνεται σε ολόκληρη την περιοχή του αερίου1. Μόνο όταν το διαθέσιμο αέριο καταναλωθεί ή διασκορπιστεί, η αστρογόνος δραστηριότητα σταματά. Ένα παράδειγμα αστρογόνου γαλαξία είναι ο Μεσιέ82, ο οποίος υπόκειται σε μία πρόσεγγιση με το μεγαλύτερο Μεσιέ8.

ΓΑΛΑΞΙΑΚΟΙ ΠΥΡΗΝΕΣ: Ένα ποσοστό από τους γαλαξίες που μπορούμε να παρατηρήσουμε είναι ενεργό. Δηλαδή, σημαντική μερίδα της παραγωγής ενέργειας από τον γαλαξία εκπέμπεται από μία πηγή διαφορετική από τα αστέρια, τη σκόνη και το διαστρικό μέσο. Πιθανότατα αυτή η πηγή είναι ο λεγόμενος δίσκος προσαύξησης μίας γιγαντιαίας μαύρης τρύπας στους πυρήνες των γαλαξιών. Η ενέργεια εκλύεται από τα υλικά του δίσκου που πέφτουν μέσα στην μαύρη τρύπα [στις Μαύρες Τρύπες θα αναφερθούμε σε μελλοντικό άρθρο]. Ειδική κατηγορία αυτών των γαλαξιών αποτελούν οι Κβάζαρς, που ανακαλύφθηκαν στη δεκαετία του 1960. Πρόκειται για τα πιο μακρινά αντικείμενα που μπορούμε σήμερα να παρατηρήσουμε (στα όρια του ορατού Σύμπαντος) και είναι ενεργοί γαλαξίες που εκπέμπουν τεράστια ποσά ενέργειας στο διαγαλαξιακο διάστημα. Θα συνεχίσουμε όμως στο επόμενο άρθρο μας.

 

www.scribd.com/oikonomoukon [e-mail]

1. Η σύγχρονη αστροφυσική αναγνωρίζει τέσσερα στάδια στη διαδικασία αστρογένεσης: Α΄ δημιουργία ενός αργά περιστρεφόμενου πυρήνα στο εσωτερικό ενός μοριακού νέφους. Β΄ ο πυρήνας καταρρέει σχηματίζοντας ένα πρωτοάστρο με ένα δίσκο υλικών γύρω του. Γ΄ απαρχή πρώτων θερμοπυρηνικών αντιδράσεων και δημιουργία δευτέριου (βαρύ υδρογόνο) και ενέργειας, που τροφοδοτεί την εκπομπή αστρικού ανέμου, ο οποίος σχηματίζει πίδακες υλικών που εκτοξεύονται από τους πόλους περιστροφής του πρωτοάστρου. Δ΄ ο αστρικός άνεμος γενικεύεται προς όλες τις κατευθύνσεις, απομακρύνοντας υπολείμματα του νεφελώματος που σχημάτισε το άστρο.