Spiraalgalaktika: struktuur, tüübid ja roll universumis

Spiraalgalaktika — avasta struktuur, tüübid ja nende roll universumis: harud, keskne must auk, tähtede ja gaasi dünaamika. Põhjalik ülevaade.

Spiraalgalaktika on galaktika liik, mis näeb välja nagu lame, aeglaselt pöörlev ketas, mille keskel on kumerus. See sisaldab tähti, gaasi, tolmu, tumedat ainet ja supermassiivset musta auku oma keskmes.

Galaktikaid peeti pikka aega udukogudeks. Spiraalne udukogu kui tüüpi kirjeldas esmakordselt Edwin Hubble oma 1936. aasta teoses "The Realm of the Nebulae". Nüüdseks on need loetletud galaktikadena ja nimetatud oma kuju järgi.

Triibuline spiraalgalaktika on oluline ja levinud spiraalgalaktika tüüp. On veel kolme liiki spiraalseid galaktikaid. Suuremõõtmelistel spiraalgalaktikatel on kaks hästi kujundatud haru. Mitmevarrelistel spiraalgalaktikatel on rohkem varsi. Flokatiivsete spiraalgalaktikate puhul on harusid üldse raske näha.

Umbes 60% meie lähedal asuvatest galaktikatest (nn kohalik universum) on spiraal- ja ebakorrapärased galaktikad. Neid leidub enamasti universumi madala tihedusega osades ja harva galaktikakogumite keskustes.

Struktuur ja peamised komponendid

Spiraalgalaktika põhiosas eristatakse tavaliselt kolme peamist komponenti:

• Ketast — lame, pöörlev piirkond, kus paiknevad spiraliharud, nooremad tähed, tähtede moodustumispiirkonnad ning enamik gaasi ja tolmu.
• Kumerust (bulge) — ketta keskosas paiknev tihedam, vanemate tähtede ja sageli ka supermassiivse musta auguga regionaalne koorekiht.
• Halo — hõre, sfääriline piirkond ketta ümber, kus leidub vanu patareitähti ja tumeaine halo, mis mõjutab galaktika pöörlemist.

Tüübid ja klassifikatsioon

Lisaks eelpool mainitud triibulisele ning kolmele üldisele harutüübile eristatakse spiraalgalaktikaid ka Hubble'i klassifikatsiooni järgi: vaatluslikult jagunevad need peamiselt mittevöödilised (SA), vöödilised (SB) ja vahepealsed (SAB) tükkideks — ehk sõltuvalt sellest, kas galaktika keskosa läbib kitsas bar/vöö.

• Grand-design (suuremõõtmeline) — kaks selgelt määratletud haru, sageli põhjustatud density wave (tiheduse lainete) mõjust või mõne naabergalaktika gravitatsioonilisest mõjust.
• Mitmeharuline — rohkem kui kaks haru, mis võivad olla ebaühtlasemad ja asümmeetrilisemad.
• Flokulentne (flokatiivne) — harusid on hajusad ja killustunud, puudub selge pikaulatuslik spiraalstruktuur; tähemoodustumine toimub pigem lokaalselt.

Kuidas spiraalharud tekivad

Peamised selgitused spiraaliharude tekkimisele on:

• Tiheduse laine teooria: harud on pikaajalised tiheduse lained, mis liiguvad läbi ketta; selles kõrge tiheduse piirkonnas tiheneb gaas ja käivineb tähemoodustumine.
• Differentsiaalne pöörlemine: ketas pöörleb erineva kiirusega eri raadiustel, mistõttu esmalt väikesed struktuurid võivad venida spiraaliks.
• Gravitatsioonilised mõjud: lähedaste galaktikatega vastasmõju ja väiksemate satelliitide sulandumised võivad esile kutsuda või teravdada harude struktuuri.

Roll universumis ja tähtsus

Spiraalgalaktikad on kosmilises ökosüsteemis olulised mitmel põhjusel:

• Tähemoodustumise keskused: spiraalharudes toimub aktiivne uute tähtede teke, mis täidab universumi tähtede ja planeetide populatsiooni.
• Kemiline areng: sünteesitud raskemad elemendid (metallid) laienevad galaktika erinevatesse osadesse ja rikastavad järgmist tähtedegeneratsiooni, võimaldades keerukamate keemiliste ühendite tekkimist.
• Tumedat ainet ja massijaotus: pöörlemiskõverad spiraalgalaktikates näitavad, et nähtav mass ei selgita galaktika dinamika ära — see on oluline tõend tumeda aine olemasolu kohta.
• Keskmeks supermassiivsetele mustadele aukudele: paljudel spiraalgalaktikatel asub kumeruses supermassiivne must auk, mille aktiivsus mõjutab galaktika keskkonda.

Moodustumine ja evolutsioon

Spiraalgalaktikad tekivad kosmilistest tihedusrõngastest ja gaasipilvedest ning arenevad läbi gaasienergia akretsiooni, tähtede moodustumise ja mõnel juhul läbi väiksemate galaktikate sulandumiste. Intensiivne ühinemine või korduvad suuremõõtmelised kokkupõrked võivad muuta spiraali ebatähendavalt spheroidseks struktuuriks ning luua elliptilisi galaktikaid. Samas suhteliselt rahulikud tingimused ja konstante gaasivarud aitavad säilitada spiraalset kuju pikka aega.

Kuidas neid vaadeldakse

Spiraalgalaktikaid uuritakse mitmes lainepikkuses:

• Optiline: näitab tähti ja heledaid H II piirkondi spiraaliharudes.
• Infrapuna: paljastab tolmuga varjatud tähed ja vanemad staarikomponendid.
• Raadio (HI 21 cm): kaardistab neutraalse vesiniku ja võimaldab määrata pöörlemiskõveraid ning gaasi jaotust ketta ulatuses.
• Millimeetrilained (CO): uurivad molekulaarset gaasi, mis on tähtede moodustumise otsene lähteaine.

Näited ja meie paiknemine

Meie oma Linnutee on spiraalgalaktika näide ja tänapäeval arvatakse, et see on vöödiline ehk bar-type spiraal. Teised tuntud spiraalid on näiteks Andromeeda (M31) ja Suur Whirlpool (M51), mis illustreerivad selgeid spiraliharusid ja tihedaid tähemoodustumispiirkondi.

Kokkuvõte: spiraalgalaktikad on universumi väga levinud ja dünaamiliselt aktiivsed süsteemid — neid iseloomustab lame ketas, keskne kumerus, selged või hajusad spiraaliharud ning tähtis roll tähemoodustuses, keemilises arengus ja tumeda aine uurimisel.

Küsimused ja vastused

K: Mis on spiraalne galaktika?

K: Mida sisaldab spiraalne galaktika?

K: Mida peeti kaua aega galaktikateks?

K: Kes kirjeldas esimesena spiraalnebula tüüpi?

K: Mis on triibuline spiraalne galaktika?

K: Millised on veel kolm spiraalgalaktika liiki?

K: Kus leidub enamasti spiraalseid ja ebakorrapäraseid galaktikaid?

Otsing