Galaxisok: definíció, típusok és szerep a világegyetemben

Galaxisok: fedezd fel definíciójukat, spirális, elliptikus, lencsés és szabálytalan típusait, gravitációs szerepüket és a megfigyelhető világegyetem több trillió galaxisát.

A galaxis olyan hatalmas csillagrendszer, amely csillagokból, gázból, porból és sötét anyagból áll. A "galaxis" elnevezés a görög galaxia szóból származik, amely tejútit jelent, és gyakran a saját galaxisunkra, a Tejútrendszerre utal. A galaxisokat méreteik, alakjuk és összetevőik alapján írjuk le, de közös jellemzőjük, hogy a bennük lévő anyag és energia gravitációs kölcsönhatásban áll egymással.

Felépítés és fontos komponensek

A galaxisok fő alkotóelemei:

• Csillagok: a galaxis fényének fő forrásai; különböző korú és tömegű csillagok alkotják.
• Gáz (elsősorban hidrogén és hélium): a csillagképződés alapanyaga; hideg, molekuláris gázfelhőkben új csillagok keletkeznek.
• Por: az említett gázban lebegő finom szemcsék, melyek befolyásolják a fény elnyelését és szórását.
• Sötét anyag: a galaxisok tömegének nagy részét adhatja; közvetlenül nem bocsát ki fényt, de gravitációs hatása nélkül a galaxisok szerkezete nem magyarázható.
• Szupermasszív fekete lyukak: sok galaxis központjában találhatóak; a galaxis dinamikájára és evolúciójára is hatnak, különösen aktív fázisokban.

Gravitáció és a galaxisok dinamikája

A gravitáció a világegyetem általános tágulásával szemben tartja össze a galaxisokat. Fontos megérteni, hogy a világegyetem tágulása elsősorban a különböző galaxiscsoportok és klaszterek közötti nagy léptékű távolságokat növeli, míg a galaxisokon belüli méretekre a gravitáció domináns hatásként működik. Így egy galaxis, illetve a kisebb rendszerek — például a helyi galaxiscsoportok — belső szerkezete és mozgása a bennük lévő anyag és energia által létrehozott gravitációs potenciál körül rendeződik; minden sokszor egy tömegközpont körül mozog.

Típusok és morfológia

A galaxisokat hagyományosan morfológiai alapon is csoportosítjuk. Főbb típusok:

• Elliptikus galaxisok: jellemzően idősebb csillagokból állnak, kevés hideg gáz és por található bennük, ezért alacsony a csillagkeletkezési ráta. Formájuk a gömbtől a lapított ellipszoidig terjedhet.
• Spirális galaxisok: lapos korongból és központi dudorból állnak, csekély vagy erőteljes spirálkarokkal. Lehetnek sávos (barred) vagy sáv nélküli változatai. A spirálkarok gyakran aktív csillagképző helyek.
• Lencsés (lentikuláris) galaxisok: átmenetet képeznek az elliptikus és spirális típus között; van korongjuk, de általában kevesebb spirálstruktúrával és csillagkeletkezéssel.
• Szabálytalan galaxisok: nincs jól meghatározott alakjuk; gyakran ütközések vagy erős gravitációs zavarok következtében jönnek létre.

Számuk és méretük a világegyetemben

A megfigyelhető világegyetemben végzett felmérések alapján rengeteg galaxis létezik: a modern becslések szerint több mint 2 trillió (10 ¹²) galaxis található. Egy-egy galaxis csillagszáma rendkívül változó: a törpegalaxisok néhány millió csillagot tartalmazhatnak, míg a legnagyobb elliptikus galaxisokban akár billiók is lehetnek. Összességében a becslések szerint körülbelül 1×10 ²⁴ csillag lehet a megfigyelhető univerzumban — ez a szám azonban jelentős bizonytalanságot hordoz, mivel a távoli és halvány galaxiskomponensek felmérése nehéz.

Galaxisok kialakulása és fejlődése

A galaxisok kialakulását a kozmológiai szerkezetképződés mechanizmusai magyarázzák: a sötét anyag halo-kba rendeződő gáztörmelékekből idővel csillagok és struktúrák formálódnak. A galaxisok fejlődése során gyakoriak az összeolvadások és kölcsönhatások, amelyek alakjukat, csillagképződésüket és centrális fekete lyukuk aktivitását nagyban megváltoztathatják. A különböző időskálákon működő folyamatok — pl. csillagkeletkezés, szupernóva-robbanások, aktív galaxismagok visszacsatolása — együtt alakítják a galaxisok evolúcióját.

Galaxisok szerepe a világegyetemben

A galaxisok kulcsszereplők a kozmikus körforgásban: bennük keletkeznek a csillagok, itt zajlik a kémiai elemek (az ún. nehezebb elemek) termelése és terjesztése, és a galaxisok közötti kölcsönhatások alakítják a nagy léptékű univerzum szerkezetét. Galaxisok csoportokba és klaszterekbe rendeződnek, és ezeken a skálákon a gravitáció és a halmazok belső folyamatai alakítják a látható világ szerkezetét — például a mi Helyi csoportunkra.

Megfigyelés és jelentőség

A galaxisok tanulmányozása segít megérteni az univerzum történetét: a különböző távolságban lévő galaxiscsoportok megfigyelésével a csillag- és galaxisfejlődés időbeli változásait térképezhetjük fel. Az aktív galaxismagok, csillagrobbanások és összeolvadások olyan fizikai folyamatokat mutatnak meg, amelyek befolyásolják a csillagképződést és a galaxisok szerkezetét. Összefoglalva: a galaxisok a világegyetem alapvető építőkövei, és vizsgálatuk nélkülözhetetlen a kozmológia és az asztrofizika megértéséhez.

Leírás

Különböző méretű galaxisok léteznek. A tipikus galaxisok a tízmillió (10 ⁷) csillagot tartalmazó törpéktől a százbillió (10 ¹⁴) csillagot tartalmazó óriásokig terjednek, amelyek mind a galaxis tömegközéppontja körül keringenek. A galaxisok számos többszörös csillagrendszert, csillaghalmazt és különböző csillagközi felhőket tartalmazhatnak. A Nap a Tejútrendszer galaxisának egyik csillaga; a Naprendszer a Földet és a Nap körül keringő összes többi objektumot foglalja magában.

A csillaghalmazok nem galaxisok, hanem galaxisokon belül vannak. A gömbhalmazok gömb alakú csillaghalmazok, amelyek a Tejútrendszer külső halójának részét képezik. Az egyik legnagyobb (és legrégebbi) ismert csillaghalmaz, a Messier 15 több millió csillagot tartalmaz, szorosan egymás mellé tömörülve, és a középpontjában egy fekete lyuk található. A csillagok túl sűrűn helyezkednek el ahhoz, hogy pontos számolást végezhessünk, de biztosan több csillag van benne, mint néhány kisebb galaxisban.

A galaxishalmazokon belül a galaxisok más galaxisokhoz képest mozognak. Összeütközhetnek és össze is ütköznek. Amikor ez megtörténik, a csillagok általában elmennek egymás mellett, de a gázfelhők és a por kölcsönhatásba lépnek egymással, és új csillagok kitörése alakulhat ki. A gravitáció mindkét galaxist némileg új formába húzza, sávokat, gyűrűket vagy csóvaszerű struktúrákat alkotva.

Sok galaxisban továbbra is új csillaggenerációk keletkeznek. A Tejútrendszer és az összes hozzá hasonló spirál alakú galaxis (lásd az NGC 2997 jobb oldali képét) évente egy-két csillagot termel. Ez a csillagkeletkezés a hatalmas csillagközi felhőkben történik, amelyek e galaxisok tömegének mintegy 1-10%-át teszik ki. A gömbhalmazok viszont jelenleg nem képeznek csillagokat, mert ez a tevékenység évmilliárdokkal ezelőtt történt, majd abbamaradt, miután az összes gáz- és porfelhő elfogyott.

A csillagászati szakirodalomban a "galaxis" szót nagy G-vel írják a mi galaxisunkra, a Tejútrendszerre. A milliárdnyi más galaxisra a 'galaxis' szót kis g-vel írják. A Tejút kifejezés először Chaucer egyik versében jelent meg az angol nyelvben.

"Nézzétek ott, íme, a galaxis
, mely a Tejút hasítja,
mert a találat az okos".

Amikor William Herschel megírta a mély égbolt objektumainak katalógusát, az Androméda-galaxishoz hasonló objektumokra a spirálköd elnevezést használta. 200 évvel később a csillagászok felfedezték, hogy ezek csillagokból állnak, akárcsak a Tejútrendszer, így a köd kifejezést ma már csak a galaxison belüli diffúz struktúrákra használják.

Az NGC 2997, egy spirálgalaxis az Antila csillagképben, évente 1-2 új csillagot termel.

Típusok

Két fő galaxistípus létezik, a spirálgalaxis és az elliptikus galaxis. Ezeket a Hubble-sorozat szerint osztályozzák.

Spirális galaxis

A spirálgalaxis olyan galaxis, amely spirál alakú. A csillagászok által megfigyelt galaxisok többsége spirálgalaxis (kb. 77%).

Ezek két részre oszthatók:

• Sávos spirálgalaxis ("SB" besorolású)
• Csökkenőmentes spirálgalaxis ("SA" besorolású)

Az NGC 1300 és az NGC 1672 példák a sávos spirálgalaxisokra. A Whirlpool-galaxis és a Messier 81 a példa a nem sávos spirálgalaxisokra.

A spirálgalaxisok jellemzői a korong alakú forgás, a spirálkarok és a galaktikus magban lévő dudor. A spirálkarokban születnek az új forró csillagok. A galaktikus magban lévő "dudor" régi csillagokat tartalmaz. Ez a jellemző a legtöbb spirálgalaxisra jellemző.

Elliptikus galaxis

Az elliptikus galaxis olyan galaxis, amely ellipszoid (3D ellipszis) alakú. Az ilyen típusú galaxisok dominálnak a világegyetemben, különösen a galaxishalmazokban. Az alakja a kör, az ellipszis és a szivar alakú alak között változik. A Hubble-sorozatban ezt az alakot osztályként lehet ábrázolni:

• E0 (kör alakú)
• E53 (ellipszis alakú)
• E7 (szivar alakú)

Az elliptikus galaxisok nagy tartományméretűek lehetnek. Az óriási elliptikus galaxis lehet több mint 1 millió fényév, és a legkisebb (ismert, mint "törpe elliptikus galaxis") kevesebb, mint egy tized akkora, mint a Tejútrendszer mérete Az elliptikus galaxis mérete mérhető, mint egy effektív sugár, amely meghatározza a területet, ahonnan a fele a fény jön. Az elliptikus galaxisok tömege is nagy. Egy óriási elliptikus galaxis tömege 10 ¹³(sok trillió) naptömegű is lehet.

Másfajta galaxisok

A lencsés galaxis egy korong alakú galaxis. A lencsés galaxis alakjának meghatározása nehéz, mert az alakja a spirálgalaxis és az elliptikus galaxis között lehet. Az alakot a galaktikus középpont dudorának megnézésével lehet megismerni. Ha a dudor nagyon fényes, akkor spirálgalaxisról van szó.

Hubble szekvencia


Az NGC 1300 egy sávos spirálgalaxis.


Az ESO 325-G004 egy elliptikus galaxis.


Lencsés galaxis NGC 5308

Kérdések és válaszok

K: Mi az a galaxis?

K: Honnan származik a galaxis szó?

K: Hogyan tartják össze a galaxisokat?

K: Milyen típusú galaxisok léteznek?

K: Hány csillag van a becslések szerint 1x1024 galaxisban?

Keresés betűvel