Anyagvilág - Háttérinformáció

Rieth József: Anyagvilág - Háttérismeret

Galaxisok

Tartalomjegyzékhez < Világképem <    (Sugárzás-időszak, Anyag-időszak)     

A galaxisok égitestek: csillagok, csillagközi gázok, por és a láthatatlan sötét anyag nagy kiterjedésű, gravitációsan kötött rendszerei. Egy tipikus galaxis tízmillió és ezermilliárd (10⁷ – 10¹²) közötti számú csillaggal rendelkezik, és mind azonos középpont körül kering. A magányos csillagokon kívül egy galaxisban rengeteg több csillagot tartalmazó rendszer, nyílthalmaz, gömbhalmaz és köd található. A legtöbb galaxis átmérője több ezertől több százezer fényévig terjed és közöttük több millió fényév távolság a jellemző. A közöttük lévő űr nagyon jó vákuumnak tekinthető kevesebb mint köbméterenkénti egy atommal. Feltehetően több mint százmilliárd (10¹¹) galaxis van a Világegyetem belátható részében.

Az NGC 253 küllős spirálgalaxis képe, a Sculptor (szobrász) csillagképben. Korongjára ferdén látunk rá

A Messier 104, a Sombrero-galaxis. A spirálgalaxisra az éléről látunk rá. A kép közepén végigfutó fekete sáv a galaxis korongjának síkjában összpontosuló csillagközi por, mely a látható fényt elnyeli. Nagyon jól látható, halvány derengésként a korong alatt és felett, a galaxis gömb alakú halója

A galaxis szó a Tejútrendszer görög nevéből (Γαλαξίας) származik (a görög γάλα, gala szó jelentése tej), a monda szerint ugyanis a Tejút a Herkulest szoptató Héra istennő szétfröccsent teje. Az extragalaxis az összes, a Tejútrendszerünkön kívüli galaxis általános neve.

Ütköző spirálgalaxisok:

NGC 2207 és IC 2163

A Messier 101 lapjáról látszó spirálgalaxis

Az elméletek szerint a galaxisok tömegének 90%-át sötét anyag teszi ki, azonban ennek a tömegkomponensnek a természetét még nem ismerjük. A megfigyelési adatokból arra következtetnek, hogy számos galaxis középpontjában szupermasszív fekete lyuk található, bár ez nem igaz minden esetben, mert ha a galaxis középpontjában két fekete lyuk összeolvad (például egy másik galaxissal való ütközés következtében), akkor a keletkező új fekete lyuk gravitációs hullámok kibocsátása után kirepülhet a galaxisból, örökre elhagyva azt.

A mi galaxisunk, a Tejútrendszer (sokszor csak Galaktika) küllős spirálgalaxis, a Lokális Galaxiscsoport egyik nagy galaxisa (a másik az Androméda-galaxis, mellyel néhány milliárd év múlva összeütközik), amelynek az átmérője 30 kiloparszek (100 000 fényév) és körülbelül 300 milliárd csillagot tartalmaz, a tömege egytrilliószor annyi, mint a Nap tömege.

A galaxisok keletkezése és fejlődése

A Hubble űrtávcső hosszú expozíciós idővel készült képe igen távoli galaxisokról (Hubble Ultra Deep Field, azaz Hubble nagyon mély látómező)

Spirális- és elliptikus galaxisok az univerzum fejlődésének különböző időszakaiban

Az univerzum első galaxisai sötét anyagból, valamint abból az ősi, főleg hidrogénből és héliumból álló gázból keletkeztek, ami az ősrobbanás után betöltötte az univerzumot. Azokon a helyeken, ahol a sötét anyag sűrűsége nagy volt, a gáz és a sötét anyag saját gravitációjának engedelmeskedve húzódott össze. A galaxisok összehúzódásának sebessége a sötét anyag létezésének egyik bizonyítéka: nélküle a sokkal kisebb tömegű gázból sokkal lassabban, akár 100 milliárd évet is elérő idő alatt keletkeztek volna az első galaxisok, így viszont körülbelül egymilliárd év is elég volt meglepően nagy, a Tejútrendszerünkével összevethető tömegű galaxisok kialakulására. A galaxisok összeállására két, egymásnak ellentmondó elmélet létezik:

A „felülről lefelé” elmélet szerint a csillagközi, főleg hidrogénből és héliumból álló gáz először igen nagy, a mai galaxisokéval összemérhető tömegű felhőkké állt össze saját gravitációjának köszönhetően, majd ezekben a felhőkben keletkeztek az első (III. populációs) csillagok, melyek megjelenése után már igazi galaxisról beszélhetünk. Az elmélet mellett szóló kísérleti bizonyítékok közül a legfontosabbak a fiatal Univerzumban talált nagyméretű galaxisok, melyeknek egyszerűen nem volt idejük „végigmenni” a hierarchikus skálán (azaz nem volt idő a törpegalaxisokból kicsi, majd közepes galaxisok összeállására pár száz millió év alatt). 2009-ben a japán Subaru távcsővel fedeztek fel egy igen nagy méretű (mintegy 55 ezer fényév átmérőjű, ez Tejútrendszerünk átmérőjének a fele) gázfelhőt, mely az ősrobbanás után 800 millió évvel létezett, és hasonlít a feltételezett ősi gázfelhőkhöz.

A másik, „alulról felfelé” elmélet szerint az ősi gáz először törpegalaxis méretű felhőkké állt össze, amelyekben kigyúltak az első csillagok, majd ezek a törpegalaxisok egymással folyamatosan ütközve álltak össze egyre nagyobb galaxisokká. A legelső galaxisokat napjaink legnagyobb távcsöveivel sem tudjuk megfigyelni, de a Hubble űrtávcső által készített képek szerint a fiatal Univerzumban nagyon sok apró, de az ütközésektől és a kölcsönhatástól eltorzult formájú galaxist látni, amely az utóbbi elméletet látszik alátámasztani.

Az első galaxisok létrehozatalában nagyon fontos szerepet játszottak a fiatal világegyetemben (az ősrobbanás utáni 1 milliárd éven belül) már létező szupermasszív fekete lyukak, melyek, maguk köré anyagot gyűjtve létrehozták az első galaxisok kezdeményeit. Napjainkban ezen központi fekete lyukak tömege arányos a galaxisok központi dudorának tömegével, a korai univerzumban viszont a fekete lyukak a galaxismagok tömegének lényegesen nagyobb részét tették ki, azaz nem a galaxisok központi régiói hizlalták a fekete lyukakat a mai méretükre, hanem ellenkezőleg, a fekete lukak gyűjtötték maguk köré ezeket.

Az ősi anyagból eredetileg sok csillagközi gázt és port tartalmazó szabálytalan és spirálgalaxisok keletkeznek, melyekben a csillagközi anyag csillagokká alakul. Az intenzív csillagkeletkezést mutató galaxisokban sok a fiatal, kék csillag, így színük is kékesebb. Bár a folyamatok részleteit ma még nem ismerjük, de az utóbbi időben felfedeztek vörös spirálgalaxisokat, melyekben a csillagkeletkezés már jórészt leállt. A csillagkeletkezés üteme függ a galaxisok környezetétől, a galaxishalmazok központi vidékein ezek a folyamatok már jórészt lezajlottak, a magányos csillagvárosokban még napjainkban is tarthatnak.

A galaxisok fejlődésében az ütközések ezen túl is alapvető fontosságúak, ugyanis a bennük lévő gázanyag összenyomásával felgyorsítják a csillagkeletkezést. Az ütközés végeztével, mely néhány milliárd évig is eltarthat, általában elliptikus galaxis keletkezik, melyben a látható anyag nagy része csillagok formájában van jelen, a gáz és por mennyisége elhanyagolható.

A gyakorlatban Hubble osztályozási rendszere segítségével csoportosítjuk a galaxisokat.

"Egyes feltételezések szerint a kezdeti időszakban sok nagyon nagy tömegű csillag keletkezett, valószínűleg sűrű, kompakt csillaghalmazokban, tagjaik gyorsan szupernóvává váltak és fekete lyukká estek össze. Azt tudjuk, hogy a normál tömegű fekete lyukak normál óriáscsillagokból jöttek létre, és léteznek szupernagytömegű fekete lyukak is. Úgy tűnik, a kettő között is kell lennie valaminek. És éppen mostanában kezdenek felfedezni ilyen, közepes tömegű fekete lyukakat is." [Gabányi Krisztina: Miről mesélnek a galaxismagok (Élet és Tudomány interju, 2015/33 - 1037.o)] 

Tartalomjegyzékhez < Világképem <  Sugárzás-időszak     

--------------------------------

http://hu.wikipedia.org/wiki/Galaxis