היקום מורכב מקבוצות ענק של כוכבים אשר נקראות גלקסיות. א גלקסיה זהו אוסף של כוכבים, אבק וגז המוחזקים יחד על ידי כוח הכבידה. המבנים הקוסמיים הללו נוצרים במשך מיליארדי שנים מענני גז ואבק המתכווצים תחת כוח המשיכה שלהם.
סוגי גלקסיות והיווצרותן
ישנם סוגים שונים של גלקסיות ולכל אחד מהם צורה ומבנה שונה. אסטרונומים מסווגים גלקסיות לארבע קטגוריות רחבות: ספירלות, סְגַלגַל, עדשה e לֹא סָדִיר. סיווג זה הוצע בתחילה על ידי אדווין האבל בשנות ה-1930 של המאה ה-XNUMX ונמצא בשימוש עד היום.
היווצרותה של גלקסיה תלויה במספר גורמים, כגון מהירות הסיבוב של ענן הגז המקורי, אינטראקציות כבידה עם גלקסיות סמוכות אחרות ותהליכי היווצרות כוכבים פנימיים. אם לענן יש מספיק תנע זוויתי, הוא יכול להתפתח לגלקסיה ספירלית עם דיסק וזרועות ספירלה; אם אין לו את זה, הוא יכול להפוך לגלקסיה אליפטית או עדשה.
גלקסיות ספירליות
גלקסיות ספירליות, כמו שלנו שביל החלב, מזוהים בקלות על ידי הזרועות הספירליות הבהירות שלהם המשתרעות מליבה קומפקטית. זרועות אלו מורכבות מכוכבים צעירים, אבק וגז בין-כוכבי. זרועות הגלקסיות הספירליות מהוות גם בית לתהליכי היווצרות כוכבים אינטנסיביים, שבהם ממשיכים להיוולד כוכבים חדשים מגז דחוס בעננים המרכיבים אותם.
גלקסיות אליפטיות
לגלקסיות אליפטיות, לעומת זאת, יש צורה עגולה או סגלגלה יותר וחסרות זרועות ספירליות מוגדרות. הם מורכבים בעיקר כוכבים ישנים ומכילים מעט מאוד גז ואבק, מה שמרמז על שיעור נמוך של היווצרות כוכבים בהשוואה לגלקסיות ספירליות. אלה הגדולים יותר נקראים ענקים אליפטיים והם כמה מהמבנים המאסיביים ביותר ביקום.
גלקסיות עדשות
גלקסיות עדשים הן סוג ביניים בין ספירלות לאליפטיות. למרות שיש להם דיסק, כמו גלקסיות ספירליות, הם חסרים את המבנים המוגדרים של זרועות ספירליות. הרכבו כולל כוכבים ותיקים וצעירים כאחד, וקצב היווצרות הכוכבים שלו בינוני.
גלקסיות לא סדירות
לבסוף, לגלקסיות לא סדירות אין צורה או מבנה מוגדרים. רבים מהם הם תוצאה של התנגשויות או אינטראקציות עם גלקסיות אחרות. התנגשויות אלה לא מארגנות מבנים גלקטיים, ויוצרות גלקסיות לא סדירות עם ענני גז ואבק מעורבים בכוכבים מפוזרים.
התנועה וההתפשטות של היקום
גלקסיות אינן סטטיות; כולם נמצאים ב לזוז. תנועה זו נובעת מכוח המשיכה המשפיע עליהם בנפרד ומהתפשטות היקום עצמו. אדווין האבל, אסטרונום מפורסם, היה זה שהוכיח בשנות העשרים של המאה הקודמת שהיקום מתפשט.
האבל ראה שרוב הגלקסיות מתרחקות משלנו, מה שמרמז שהיקום מתרחב ללא הרף מאז ה המפץ הגדול. תופעה זו ידועה בשם משמרת אדומה, כאשר גלי אור מגלקסיות נמתחים לעבר החלק האדום של הספקטרום האלקטרומגנטי כשהם מתרחקים מאיתנו.
באמצעות מידע זה, אסטרונומים הצליחו לחשב שגיל היקום הוא בסביבות 13.800 מיליארד שנים. זֶה הרחבה זה לא רק משפיע על תפוצת הגלקסיות, אלא גם על התפתחותן. כשהיקום ממשיך להתרחב, הגלקסיות מתרחקות זו מזו, מה שהופך את החלל ביניהן לעצום עוד יותר.
שביל החלב ומקומנו ביקום
הגלקסיה שלנו, ה שביל החלב, היא אחת מגלקסיות ספירליות רבות ביקום. יש לו קוטר של כ-100.000 שנות אור והוא ממוקם בקבוצת גלקסיות המכונה קבוצה מקומית, הכולל גלקסיות בולטות אחרות כגון אנדרומדה ו - עננים מגלן.
במרכז שביל החלב נמצא חור שחור סופר מסיבי המכונה קשת A*, שסביבו מסתובבים כל הכוכבים ומרכיבי מסלול הגלקסיה שלנו. לשביל החלב יש גם כמה גלקסיות לווייניות שמקיפות סביבו, כמו ענני מגלן שהוזכרו לעיל, שהם גלקסיות קטנות וקרובות יותר.
התנגשויות גלקטיות ומיזוג אנדרומדה
גלקסיות לא רק מתרחקות זו מזו, אלא גם רבות יכולות להתנגש זו בזו במשך מיליוני שנים. התנגשויות בגלקסיות יכולות להוליד מבנים מורכבים ולעורר התפרצויות ענק של היווצרות כוכבים.
דוגמה ברורה להתנגשות עתידית היא האינטראקציה בין גלקסיית אנדרומדה ושביל החלב. שתי הגלקסיות נמצאות במסלול התנגשות וצפויות להתמזג לגלקסיה אליפטית ענקית אחת בעוד כ-4.500 מיליארד שנים. מיזוג זה ישפיע באופן דרמטי על הצורה והתוכן של שתי הגלקסיות.
חומר אפל וגלקסיות
חלק חשוב נוסף בהבנת גלקסיות הוא הנוכחות של מה שאנו מכנים חומר אפל. זוהי צורה של חומר שאיננו יכולים לראות ישירות, אך המשפיעה על גלקסיות כבידה רבה. ללא נוכחות של חומר אפל, גלקסיות רבות לא היו מסוגלות לשמור על המבנה שלהן או להסביר את מהירויות הסיבוב שלהן.
כאשר אסטרונומים צופים בגלקסיות מסתובבות, הם מגלים שכוכבים בקצוות החיצוניים של גלקסיות נעים הרבה יותר מהר ממה שהם צריכים, בהתחשב בכמויות המסה הנראות לעין. כדי להסביר את הפער הזה, מדענים משערים את קיומו של חומר אפל, שיתרום מספיק מסה כדי לשמור על הקוהרנטיות של הגלקסיה.
ורה רובין, אסטרונום אמריקאי, היה חלוץ בתחום זה בכך שחקר את עקומות הסיבוב של גלקסיות, והניח את הבסיס לחקר החומר האפל המודרני.
עם זאת, החומר האפל נותרה אחת התעלומות הגדולות ביותר באסטרונומיה המודרנית, מכיוון שהוא עדיין לא נצפה ישירות למרות מחקרים מתמשכים רבים.
חקר הגלקסיות אפשר לאסטרונומים להבין טוב יותר את היקום בו אנו חיים, ולמרות שיש הרבה שגילינו, עדיין יש הרבה מה ללמוד. גלקסיות ממשיכות לרתק אותנו ולאתגר אותנו להרחיב את האופקים והידע שלנו.