Galax

Från Rilpedia

Texten från svenska Wikipedia

M51 - Malströmsgalaxen

Galax (från grekiskans galaxi'as (ky'klos) – "mjölkringen") är en stor ansamling av materia, som stjärnor, gas, rymdstoft och förmodad mörk materia sammanbunden genom gravitation. De större galaxerna har cirka 10¹¹ solmassor stjärnor, mellan 1 och 10 miljarder solmassor interstellär gas och 10¹² solmassor mörk materia. Många galaxer, kanske de flesta, inkluderar även supermassiva kompakta objekt, sannolikt svarta hål i centrum. Några av dessa kompakta objekt uppträder som aktiva galaxkärnor.

Den galax som solen befinner sig i är Vintergatan, som också heter The Milky Way på engelska. "Vintergata" har även använts som benämning på större stjärnsystem. Vintergatan är en stavspiralgalax.

Galaxformer

NGC 2207 sedd från Hubble

Uppdelningen av galaxer i olika typer eller former kan vara något missvisande då det är fråga om dynamiska processer. Edwin Hubble gjorde på 1930-talet ett system för klassificering av galaxer (Hubbles serie), med elliptiska galaxer, linsformade galaxer, irreguljära galaxer och en uppdelning av spiralgalaxer i normala spiralgalaxer och stavspiralgalaxer. Vi vet i dag att det existerar mellanformer och former som faller utanför Hubbles system då (om)bildning av galaxer är en dynamisk fortgående process.

Hubbles klassificering:

• Elliptiska galaxer (E0-E7). Denna typ antas sakna halon av mörk materia, så kallade nakna galaxer, se MOND.
• Linsformade galaxer (S0, SB0).
• Spiralgalaxer (Sa-Sd), till exempel Andromedagalaxen. Denna typ antas vara omgivan av en halo bestående av mörk materia, se MACHO.
• Stavspiralgalaxer (SBa-SBd). Vår egen Vintergata är av denna typ, troligtvis SBc eller möjligtvis SBb.
• Irreguljära galaxer (Ir) är små galaxer med oregelbundna former.

Andra typer:

• cD-galaxer - en variant av elliptiska galaxer.

Armarna i spiral- och stavspiral-galaxer rör sig med konstant rotationshastighet till skillnad från själva stjärnorna och stoftet i galaxerna. Dessa rör sig enligt Newtons lagar långsammare ju längre bort från centrum de befinner sig. Detta innebär att galaxens materia hela tiden passerar in och ut ur armarna, och dessa är snarare bara en synlig tryckvåg än permanent mängd stjärnor.

Galaxdynamik

Observationer av spiralgalaxers rotationshastigheter tog fart 1978. I tidigt 1980-tal stod det klart att galaxer inte roterade på samma sätt som solsystemet. En spiralgalax består av en ansvällning av stjärnor mot mitten med en vidsträckt skiva stjärnor i banor runt den centrala gruppen. Om stjärnornas banor styrs enbart av gravitationskraften, kunde man vänta sig att stjärnorna i skivans ytterkant skulle ha en mycket lägre banhastighet än de som är nära mitten. Så här ser mönstret ut i solsystemet:

Figur 1 - Förväntade (A) och observerade (B) stjärnhastigheter som funktion av avståndet från det galaktiska centrum.

De observerade galaxerna uppvisade inte detta mönster. Stjärnor nära den yttre kanten snurrade runt med samma fart som stjärnor närmare mitten. Om Newtons teori gäller, så borde en graf av en stjärnas hastighet som funktion av avståndet till galaxens centrum ge kurvan A i Figur 1. Men observationerna visade samstämmigt på linjer som kurva B. I stället för att avta asymptotiskt mot noll i takt med avtagande gravitation, så förblir denna kurva flat och ger samma hastighet vid ökande avstånd från utbuktningen.

Flertalet astrofysiker anförde hypoteser om att det tillplattade utseendet hos galaxernas rotationskurvor berodde på materia utanför galaxens synliga skiva. Eftersom alla stora galaxer betedde sig på samma vis, så måste stora galaxer, enligt ett sådant djävt resonemang, vara inbäddade i en halo av osynlig, mörk materia. Andra enklare lösningar förslogs, däribland MOND, men de har inte lika väl kunnat förklara senare fenomen som också tyder på förekomst av mörk materia.

Storskaliga strukturer

Rymden mellan galaxerna är praktiskt taget vakuum, i genomsnitt mindre än 1 atom per kubikmeter. Endast några få galaxer finns för sig själva, de flesta galaxerna är genom gravitation bundna till andra galaxer och bildar galaxhopar med varierande antal galaxer. Galaxhoparna bildar sedan ännu större strukturer, så kallade superhopar med tiotusentals galaxer.

Lokala hopen innefattar Vintergatan och Andromedagalaxen, som är de största objekten i galaxhopen. Totalt omfattar den lokala hopen ca 30 galaxer. Den lokala hopen är del av den lokala superhopen med centrum i stjärnbilden Jungfrun, som ibland kallas Virgohopen.

Utvecklingsvarianter ?

Förekomsten av ett supermassivt kompakt objekt i centrum av de flesta större galaxer, vilket inte längre fungerar som aktiv galaxkärna, tolkas inom standardkosmologin som att en utveckling äger rum i kosmos. Följande objekt med aktiva galaxkärnor uppfattas av en jordiskt teleskop som mycket olika. De kan visserligen även vara varianter i en utvecklingsmodell^[1], men det som verkligen skiljer dem åt är deras orientering i förhållande till oss.

• Seyfertgalaxer
• Radiogalaxer
• Kvasarer
• Blazarer
• LINER

Idéhistoria

År 1610 riktade Galileo Galilei ett teleskop mot det ljusa band på natthimlen som kallas Vintergatan och upptäckte att det bestod av en väldig mängd ljussvaga stjärnor. I en avhandling från 1755 (som byggde på tidigare verk av astronomen Thomas Wright) spekulerade Immanuel Kant att Vintergatan skulle kunna vara en roterande samling av ett stort antal stjärnor som hölls samman av gravitationskrafter på samma sätt som solsystemet men på en större skala. Den skiva av stjärnor som på så sätt skulle uppstå skulle, från vårt perspektiv inifrån skivan, visa sig som ett band tvärs över himlen. Han gissade ockå att en del av nebulosorna som kunde ses på himlen kanske var egna självständiga stjärnsamlingar av samma slag.

Mot slutet av 1700-talet sammanställde Charles Messier en katalog över de 110 ljusaste nebulosorna, och senare gjorde William Herschel en liknande katalog som innehöll 5000 nebulosor. År 1845 konstruerade Lord Rosse ett teleskop som kunde åtskilja elliptiska och spiralliknande nebulosor, vilket gav ökat stöd för Kants antaganden. Men nebulosor blev dock inte allmänt accepterade som avlägsna självständiga galaxer förrän Edwin Hubble i början av 1920-talet använde sig av ett bättre teleskop. Han lyckades urskilja enskilda stjärnor i de yttre armarna av vissa spiralformade nebulosor, och identifierade bland dem några cepheidvariabler, vilket gjorde det möjligt att uppskatta avståndet till nebulosan. Han fann därvid att de låg alltför långt borta för att kunna vara en del av Vintergatan. 1936 skapade Hubble ett klassificeringssystem, den så kallade Hubbles serie, som fortfarande används.

Det första försöket att räkna ut Vintergatans form, och solens position i den, gjordes av William Herschel år 1785 genom att noggrant räkna antalet stjärnor i olika områden av himlen. Med hjälp av en förbättrad metod kom Jacobus Kapteyn 1920 fram till en bild av en ellipsoidformad galax med en diameter på ungefär 15 kiloparsec och med solen ganska nära centrum. En annan metod av Harlow Shapley som baserade sig på att katalogisera klotformade stjärnhopar ledde till en helt annan bild: en platt skiva med en diameter på ca 70 kiloparsec och med solen långt från centrum. Båda metoderna missade att ta hänsyn till att ljuset absorberas av rymdstoft som finns i galaxplanet. Först när Robert Julius Trumpler hade lyckats beräkna storleken av denna effekt 1930 genom att studera öppna stjärnhopar, började dagens bild av vår galax att tona fram.

1944 förutspådde Hendrik van de Hulst mikrovågsstrålning med en våglängd på 21 cm som ett resultat av interstellär atomär vätgas (H, inte H₂). Sådan strålning observerades 1951. Denna strålning möjliggjorde en mycket förbättrad studie av Vintergatan eftersom den inte absorberas av det interstellära stoftet i galaxplanet, och dopplereffekten kunde användas för att kartlägga stoftets rörelse. Dessa observationer pekade mot en roterande stavformad struktur i galaxens centrum. Med förbättrade radioteleskop kunde också vätgas spåras i andra galaxer.

På 1970-talet började man inse att den totala massan av synlig materia (gas, stoft och stjärnor) inte stod i proportion till hastigheten med vilken Vintergatan roterade, och detta ledde till teorin om mörk materia.

I början av 1990-talet gav teleskopet Hubble ytterligare förbättrade data, bland annat kunde det fastställas att den felande mörka materian inte enbart kunde bestå av ljussvaga små stjärnor. Teleskopet kunde också påvisa att den synliga delen av universum innehåller hundratals miljarder galaxer.

2004 blev galaxen Abell 1835 IR1916 den mest avlägsna galaxen som någonsin observerats av människan.

Senaste nytt

• Nyligen har en ny typ av minigalaxer upptäckts i galaxhopen Fornax. Minigalaxerna, som tros vara rester av dvärggalaxer, kallas ultrakompakta dvärgar, Ultra Compact Dwarfs (UCD).^[2]

• Australiska astronomer har hittat ett galaxliknande objekt som nästan saknar stjärnor. Det består av vätgas och har en massa motsvarande en miljard solmassor och är 35 000 ljusår i diameter. Avståndet uppskattas till mellan 12 och 65 miljoner ljusår. Forskarna misstänker att objektet ligger för isolerat för att stjärnor ska kunna bildas, därför att stjärnbildningsprocessen eventuellt kräver interaktioner mellan närliggande galaxer vilka "rör om" i gasmolnen.^[3]

Se även

• Andromedagalaxen
• Magellanska molnen
• Stjärnhop

Källor

1. ↑ J. W. Sulentic, P. Marziani and D. Dultzin-Hacyan (2000). Phenomenology of broad emission lines in Active Galactic Nuclei, Ann. Rev. Astron. Astrophys. 38.1.521
2. ↑ Astronomy, juli 2004.
3. ↑ Astronomy, november 2003.

Litteratur

• Sparke, L. S. & Gallagher, J. S., Galaxies in the universe, 2nd ed. Cambridge University Press (2007), ISBN 0-521-67186-6

Externa länkar

• Bruce Bryson: "Quarks to Quasars"
• Bruce Bryson: "The Solar System"
• Molecular Expressions: "Science, Optics and You"
• Galaxy's dark centre exposed
• Hubblesite: Galaxy
• BBC News "Universe's smallest galaxies discovered"
• Google: Galaxies

Freeware-simulatorer

• Celestia Open Universe
• Celestia "... You can travel throughout the solar system, to any of over 100000 stars, or even beyond the galaxy...."
• Celestia RPM Information
• Celestia Relaterade länkar