ในปี 1845 ลอร์ด รอส นักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษได้ค้นพบเนบิวลาประเภทก้นหอยทั้งชั้น ธรรมชาติของพวกเขาก่อตั้งขึ้นเมื่อต้นศตวรรษที่ยี่สิบเท่านั้น นักวิทยาศาสตร์ได้พิสูจน์แล้วว่าเนบิวลาเหล่านี้เป็นระบบดาวขนาดใหญ่ที่คล้ายกับกาแล็กซี่ของเรา แต่อยู่ห่างจากเนบิวลาไปหลายล้านปีแสง
ข้อมูลทั่วไป
กาแล็กซีเกลียว (ภาพถ่ายในบทความนี้แสดงให้เห็นถึงคุณสมบัติของโครงสร้าง) ดูเหมือนจานรองที่ซ้อนกันหรือเลนส์สองด้าน พวกเขาสามารถตรวจจับทั้งดิสก์ดาวขนาดใหญ่และรัศมี ส่วนกลางซึ่งมีลักษณะคล้ายกับบวมมักเรียกว่าส่วนนูน และแถบสีเข้ม (ชั้นทึบแสงของตัวกลางระหว่างดวงดาว) ที่วิ่งไปตามดิสก์นั้นเรียกว่าฝุ่นระหว่างดวงดาว
ดาราจักรเกลียวมักเขียนแทนด้วยตัวอักษร S นอกจากนี้ ดาราจักรเหล่านี้มักจะถูกแบ่งตามระดับของโครงสร้าง เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ตัวอักษร a, b หรือ c จะถูกเพิ่มเข้าไปในตัวละครหลัก ดังนั้น Sa สอดคล้องกับกาแลคซีที่ด้อยพัฒนาโครงสร้างเกลียว แต่มีแกนขนาดใหญ่ ชั้นที่สาม - Sc - หมายถึงวัตถุตรงข้ามที่มีแกนกลางที่อ่อนแอและกิ่งก้านเกลียวอันทรงพลัง ระบบดาวบางดวงในภาคกลางอาจมีจัมเปอร์ซึ่งเรียกกันทั่วไปว่าแท่ง ในกรณีนี้ สัญลักษณ์ B จะถูกเพิ่มลงในการกำหนด Galaxy ของเราเป็นแบบสื่อกลางโดยไม่มีจัมเปอร์
โครงสร้างจานเกลียวเกิดขึ้นได้อย่างไร
รูปจานแบนอธิบายได้จากการหมุนของกระจุกดาว มีสมมติฐานว่าระหว่างการก่อตัวของกาแลคซี แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางป้องกันการบีบอัดของเมฆโปรโตกาแลกติกที่เรียกว่าในทิศทางตั้งฉากกับแกนของการหมุน คุณควรทราบด้วยว่าธรรมชาติของการเคลื่อนที่ของก๊าซและดาวฤกษ์ภายในเนบิวลาไม่เหมือนกัน: กระจุกดาวกระจายหมุนเร็วกว่าดาวฤกษ์เก่า ตัวอย่างเช่น หากความเร็วการหมุนตามลักษณะเฉพาะของแก๊สอยู่ที่ 150-500 กม./วินาที ดังนั้นดาวฤกษ์จะเคลื่อนที่ช้ากว่าเสมอ และนูนที่ประกอบด้วยวัตถุดังกล่าวจะมีความเร็วต่ำกว่าดิสก์สามเท่า
สตาร์แก๊ส
ระบบดาวนับพันล้านดวงที่เคลื่อนที่ในวงโคจรภายในดาราจักรถือได้ว่าเป็นกลุ่มอนุภาคที่ก่อตัวเป็นก๊าซดวงดาว และสิ่งที่น่าสนใจที่สุดคือคุณสมบัติของมันใกล้เคียงกับก๊าซธรรมดามาก สามารถใช้แนวคิดเช่น "ความเข้มข้นของอนุภาค", "ความหนาแน่น", "ความดัน", "อุณหภูมิ" ได้ อะนาล็อกของพารามิเตอร์สุดท้ายที่นี่คือพลังงานเฉลี่ยการเคลื่อนไหวของดวงดาว "วุ่นวาย" ในจานหมุนที่เกิดจากก๊าซดาวฤกษ์ คลื่นชนิดก้นหอยที่มีความหนาแน่นของการบีบอัดที่หายากใกล้กับคลื่นเสียงสามารถแพร่กระจายได้ พวกเขาสามารถวิ่งไปรอบ ๆ กาแลคซีด้วยความเร็วเชิงมุมคงที่เป็นเวลาหลายร้อยล้านปี พวกเขามีหน้าที่รับผิดชอบในการก่อตัวของกิ่งก้านเกลียว ในขณะที่เกิดการอัดตัวของก๊าซ กระบวนการของการก่อตัวของเมฆเย็นจะเริ่มต้นขึ้น ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวดาวฤกษ์ที่แอคทีฟ
น่าสนใจ
ในระบบฮาโลและวงรี แก๊สเป็นไดนามิก คือ ร้อน ดังนั้นการเคลื่อนที่ของดาวในดาราจักรประเภทนี้จึงไม่เป็นระเบียบ เป็นผลให้ความแตกต่างเฉลี่ยระหว่างความเร็วของพวกมันสำหรับวัตถุที่อยู่ใกล้เชิงพื้นที่คือหลายร้อยกิโลเมตรต่อวินาที (การกระจายความเร็ว) สำหรับก๊าซดาวฤกษ์ การกระจายตัวด้วยความเร็วมักจะอยู่ที่ 10-50 กม./วินาที ตามลำดับ "องศา" ของพวกมันจะเย็นอย่างเห็นได้ชัด เป็นที่เชื่อกันว่าสาเหตุของความแตกต่างนี้อยู่ในช่วงเวลาที่ห่างไกลเหล่านั้น (เมื่อกว่าหมื่นล้านปีที่แล้ว) เมื่อดาราจักรในจักรวาลเพิ่งเริ่มก่อตัว ส่วนประกอบทรงกลมเป็นส่วนประกอบแรกที่สร้าง
คลื่นเกลียวเรียกว่าคลื่นความหนาแน่นที่ไหลไปตามจานหมุน เป็นผลให้ดาวทั้งหมดในกาแลคซีประเภทนี้ถูกบังคับให้ออกจากกิ่งก้านของมันแล้วออกจากที่นั่น ที่เดียวที่ความเร็วของแขนกังหันและดวงดาวตรงกันคือวงกลมที่เรียกว่าโคโรเทชั่น อ้อ ที่นี่คือที่ที่ดวงอาทิตย์ตั้งอยู่สำหรับโลกของเรา สถานการณ์นี้เป็นที่นิยมมาก: โลกอยู่ในสถานที่ที่ค่อนข้างเงียบสงบในดาราจักร ด้วยเหตุนี้ เป็นเวลาหลายพันล้านปีแล้วที่โลกไม่ได้รับผลกระทบจากภัยพิบัติระดับกาแล็กซี่
คุณสมบัติของกาแล็กซีก้นหอย
กาแล็กซีก้นหอยแต่ละกาแล็กซีต่างจากรูปวงรี (ตัวอย่างสามารถเห็นได้ในรูปภาพที่นำเสนอในบทความ) มีรสชาติที่เป็นเอกลักษณ์ หากประเภทแรกเกี่ยวข้องกับความสงบ ความนิ่ง ความมั่นคง ประเภทที่สองคือไดนามิก ลมกรด การหมุน บางทีนั่นอาจเป็นสาเหตุที่นักดาราศาสตร์กล่าวว่าจักรวาล (จักรวาล) นั้น "โกรธจัด" โครงสร้างของดาราจักรชนิดก้นหอยประกอบด้วยแกนกลางซึ่งมีแขน (แขนง) ที่สวยงามโผล่ออกมา พวกเขาค่อยๆ สูญเสียโครงร่างนอกกระจุกดาว ลักษณะดังกล่าวไม่สามารถเชื่อมโยงกับการเคลื่อนไหวที่รวดเร็วและทรงพลัง กาแล็กซีกังหันมีลักษณะเป็นรูปร่างที่หลากหลายรวมถึงลวดลายของกิ่งก้านสาขา
กาแล็กซีถูกจำแนกอย่างไร
แม้จะมีความหลากหลายนี้ นักวิทยาศาสตร์ก็สามารถจำแนกดาราจักรชนิดก้นหอยที่รู้จักทั้งหมดได้ เราตัดสินใจใช้ระดับการพัฒนาของอาวุธและขนาดของแกนกลางเป็นพารามิเตอร์หลัก และระดับการบีบอัดก็จางลงในพื้นหลังโดยไม่จำเป็น
ซา
Edwin P. Hubble มอบหมายให้ดาราจักรก้นหอยที่มีกิ่งก้านสาขาด้อยพัฒนาในคลาส Sa กระจุกดังกล่าวมักจะมีแกนขนาดใหญ่ มักจะเป็นศูนย์กลางของกาแล็กซีของคลาสที่กำหนดมีขนาดครึ่งหนึ่งของคลัสเตอร์ทั้งหมด วัตถุเหล่านี้มีลักษณะที่แสดงออกน้อยที่สุด สามารถนำไปเปรียบเทียบกับกระจุกดาววงรีได้ ส่วนใหญ่แล้ว ดาราจักรก้นหอยของจักรวาลจะมีสองแขน พวกมันตั้งอยู่บนขอบด้านตรงข้ามของนิวเคลียส กิ่งก้านจะคลายตัวในลักษณะที่สมมาตรและคล้ายคลึงกัน ด้วยระยะห่างจากจุดศูนย์กลาง ความสว่างของกิ่งก้านจะลดลง และในระยะทางที่กำหนดก็จะไม่สามารถมองเห็นได้เลย โดยจะหายไปในบริเวณรอบนอกของกระจุกดาว อย่างไรก็ตาม มีวัตถุที่ไม่มีสองชิ้น แต่มีแขนเสื้อมากกว่า จริงโครงสร้างของกาแลคซีนั้นค่อนข้างหายาก เนบิวลาอสมมาตรที่หายากยิ่งกว่าก็คือเมื่อกิ่งหนึ่งมีการพัฒนามากกว่าอีกกิ่ง
Sb และ Sc
ซับคลาส Edwin P. Hubble Sb มีอาวุธที่พัฒนามากขึ้นอย่างเห็นได้ชัด แต่ก็ไม่ได้แตกแขนงออกไปมากนัก นิวเคลียสมีขนาดเล็กกว่าสปีชีส์แรกอย่างเห็นได้ชัด คลาสย่อยที่สาม (Sc) ของกระจุกดาวก้นหอยประกอบด้วยวัตถุที่มีกิ่งก้านที่พัฒนาแล้วสูง แต่ศูนย์กลางของพวกมันค่อนข้างเล็ก
เกิดใหม่ได้ไหม
นักวิทยาศาสตร์พบว่าโครงสร้างก้นหอยเป็นผลมาจากการเคลื่อนที่ของดาวที่ไม่เสถียรซึ่งเป็นผลมาจากการบีบอัดที่รุนแรง นอกจากนี้ควรสังเกตว่าตามกฎแล้วยักษ์ร้อนจะกระจุกตัวอยู่ในอ้อมแขนและมวลสารหลักของการแพร่กระจาย - ฝุ่นในอวกาศและก๊าซระหว่างดวงดาว - สะสมอยู่ที่นั่น ปรากฏการณ์นี้ยังสามารถมองได้จากอีกมุมหนึ่ง ไม่ต้องสงสัยเลยว่ากระจุกดาวที่ถูกบีบอัดอย่างมากในช่วงวิวัฒนาการของมันไม่สามารถสูญเสียระดับการบีบอัดได้อีกต่อไป ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงที่ตรงกันข้ามจึงเป็นไปไม่ได้เช่นกัน ด้วยเหตุนี้ เราจึงสรุปได้ว่าดาราจักรวงรีไม่สามารถกลายเป็นดาราจักรชนิดก้นหอยได้ และในทางกลับกัน เนื่องจากดาราจักร (จักรวาล) ถูกจัดเรียงในลักษณะนี้ กล่าวอีกนัยหนึ่ง กระจุกดาวทั้งสองประเภทนี้ไม่ใช่สองขั้นตอนที่แตกต่างกันของการพัฒนาทางวิวัฒนาการเพียงขั้นตอนเดียว แต่เป็นระบบที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง แต่ละประเภทดังกล่าวเป็นตัวอย่างของเส้นทางวิวัฒนาการที่ตรงกันข้ามเนื่องจากอัตราส่วนการอัดที่แตกต่างกัน และลักษณะนี้จะขึ้นอยู่กับความแตกต่างในการหมุนของดาราจักร ตัวอย่างเช่น หากระบบดาวได้รับการหมุนรอบเพียงพอในระหว่างการก่อตัว ระบบดาวก็สามารถหดตัวและพัฒนาแขนกังหันได้ หากระดับการหมุนไม่เพียงพอ กาแล็กซีจะถูกบีบอัดน้อยลง และกิ่งก้านของมันจะไม่ก่อตัว - มันจะเป็นรูปทรงวงรีแบบคลาสสิก
อะไรคือความแตกต่าง
ระบบดาววงรีและดาวหมุนมีความแตกต่างอื่นๆ ดังนั้น ดาราจักรประเภทแรกซึ่งมีการกดทับในระดับต่ำ จึงมีสสารกระจายจำนวนเล็กน้อย (หรือขาดหายไปโดยสมบูรณ์) ในเวลาเดียวกัน กระจุกเกลียวที่มีแรงกดสูงมีทั้งอนุภาคก๊าซและฝุ่น นักวิทยาศาสตร์อธิบายความแตกต่างนี้ด้วยวิธีต่อไปนี้ อนุภาคฝุ่นและอนุภาคก๊าซจะชนกันเป็นระยะระหว่างการเคลื่อนที่ กระบวนการนี้ไม่ยืดหยุ่น หลังจากการชนกัน อนุภาคจะสูญเสียพลังงานบางส่วน และเป็นผลให้พวกมันค่อยๆ ตกลงสู่อนุภาคเหล่านั้นสถานที่ในระบบดาวที่มีพลังงานศักย์น้อยที่สุด
ระบบบีบอัดสูง
หากกระบวนการที่อธิบายไว้ข้างต้นเกิดขึ้นในระบบดาวที่มีการบีบอัดสูง สสารกระจายตัวควรตกลงบนระนาบหลักของดาราจักร เพราะที่นี่มีระดับพลังงานศักย์ต่ำที่สุด นี่คือที่รวบรวมอนุภาคก๊าซและฝุ่น นอกจากนี้ สสารกระจายเริ่มเคลื่อนที่ในระนาบหลักของกระจุกดาว อนุภาคเคลื่อนที่เกือบขนานกันในวงโคจรเป็นวงกลม เป็นผลให้เกิดการชนกันที่นี่ค่อนข้างหายาก หากเกิดขึ้น แสดงว่าการสูญเสียพลังงานเพียงเล็กน้อย จากนี้ไปสสารจะไม่เคลื่อนที่ไปไกลถึงใจกลางดาราจักรซึ่งพลังงานศักย์มีระดับต่ำกว่านั้นอีก
ระบบบีบอัดอ่อน
ลองพิจารณาพฤติกรรมของดาราจักรทรงรี ระบบดาวประเภทนี้โดดเด่นด้วยการพัฒนากระบวนการนี้แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง ที่นี่ระนาบหลักไม่ได้เป็นบริเวณที่เด่นชัดซึ่งมีพลังงานศักย์ต่ำ การลดลงอย่างมากของพารามิเตอร์นี้เกิดขึ้นเฉพาะในทิศทางศูนย์กลางของกระจุกดาวเท่านั้น และนี่หมายความว่าฝุ่นและก๊าซระหว่างดวงดาวจะถูกดึงดูดไปยังใจกลางดาราจักร เป็นผลให้ความหนาแน่นของสสารกระจายที่นี่จะสูงมาก สูงกว่าการกระเจิงแบบเรียบในระบบเกลียว อนุภาคของฝุ่นและก๊าซที่รวมตัวกันที่ศูนย์กลางของการสะสมภายใต้การกระทำของแรงดึงดูดจะเริ่มหดตัว ดังนั้นจึงเกิดเป็นโซนเล็กๆ ของสสารหนาแน่น นักวิทยาศาสตร์แนะนำว่าจากเรื่องนี้ในอนาคตดาวดวงใหม่เริ่มก่อตัว มีสิ่งอื่นที่สำคัญที่นี่ - เมฆก๊าซและฝุ่นขนาดเล็กซึ่งอยู่ในแกนกลางของดาราจักรที่มีการบีบอัดอย่างอ่อน ไม่อนุญาตให้ตรวจจับตัวเองระหว่างการสังเกตการณ์
ขั้นกลาง
เราได้พิจารณากระจุกดาวสองประเภทหลัก - แบบอ่อนและแรงอัดในระดับที่แข็งแกร่ง อย่างไรก็ตาม ยังมีระยะกลางเมื่อการบีบอัดของระบบอยู่ระหว่างพารามิเตอร์เหล่านี้ ในดาราจักรดังกล่าว ลักษณะเฉพาะนี้ไม่แข็งแรงเพียงพอสำหรับสสารกระจายสะสมตามระนาบหลักทั้งหมดของกระจุกดาว และในขณะเดียวกัน อนุภาคของก๊าซและฝุ่นก็ยังไม่อ่อนพอที่จะรวมตัวในบริเวณแกนกลาง ในดาราจักรดังกล่าว สสารกระจายจะรวมตัวกันเป็นระนาบขนาดเล็กที่รวมตัวกันรอบแกนกลางของกระจุกดาว
กาแล็กซีมีคาน
รู้จักดาราจักรชนิดก้นหอยอีกประเภทหนึ่ง - นี่คือกระจุกดาวที่มีแถบ คุณสมบัติของมันคือ หากในระบบเกลียวทั่วไป แขนจะยื่นออกมาจากแกนรูปดิสก์โดยตรง ดังนั้นในประเภทนี้ ศูนย์กลางจะอยู่ที่ตรงกลางของสะพานตรง และกิ่งก้านของคลัสเตอร์ดังกล่าวเริ่มต้นจากส่วนท้ายของส่วนนี้ พวกมันถูกเรียกว่ากาแล็กซีที่มีก้นหอยไขว้กัน อย่างไรก็ตาม ลักษณะทางกายภาพของจัมเปอร์ตัวนี้ยังไม่ทราบ
นอกจากนี้ นักวิทยาศาสตร์ยังได้ค้นพบกระจุกดาวอีกประเภทหนึ่ง มีลักษณะเป็นแกนกลางเหมือนดาราจักรชนิดก้นหอย แต่ไม่มีแขน การมีแกนกลางบ่งบอกถึงแรงอัดที่แข็งแกร่ง แต่พารามิเตอร์อื่น ๆ ทั้งหมดคล้ายกับระบบทรงรี กลุ่มดังกล่าวเรียกว่า lenticular นักวิทยาศาสตร์แนะนำว่าเนบิวลาเหล่านี้เกิดจากการที่ดาราจักรชนิดก้นหอยสูญเสียสสารกระจายไป
