Chandra röntgenobservatorium upptäckte en gloria av hetblå gas runt galaxen NGC 5746. Se fler bilder av rymdstoft. Foto med tillstånd av NASA/Chandra röntgenobservatorium När du tittar upp på natthimlen, särskilt under sommaren, du kommer att se ett svagt band av stjärnor sprida sig över hela mitten av himlen. Det här stjärnbandet är vårt galax , Vintergatan. Solen är bara en av cirka 200 miljarder stjärnor i Vintergatan, som bara är en av miljarder galaxer i universum. En galax är ett stort system av stjärnor, gas (mestadels väte), damm och mörk materia som kretsar kring ett gemensamt centrum och är bunden av tyngdkraften - de har beskrivits som "ö -universum". Galaxer finns i många storlekar och former. Vi vet att de är väldigt gamla och bildade tidigt i universums utveckling. Men hur de bildades och utvecklades till sina olika former är fortfarande ett mysterium.
När astronomer tittar in i de djupaste delarna av universum med kraftfulla teleskop, de ser otaliga galaxer. Galaxerna är långt ifrån varandra och rör sig hela tiden bort från varandra när vårt universum expanderar. Vidare, galaxer är organiserade i stora kluster och andra strukturer, som kan ha viktiga konsekvenser för den övergripande strukturen, universums bildande och öde.
Några galaxer, kallad aktiva galaxer , avger enorma mängder energi i form av strålning. De kan ha exotiska strukturer som supermassiva svarta hål i sina centrum. Aktiva galaxer representerar ett viktigt område inom astronomisk forskning.
I den här artikeln, vi får reda på hur galaxer upptäcktes och vilka typer som finns, vad de är gjorda av, deras inre strukturer, hur de bildas och utvecklas, hur de fördelas över universum, och hur aktiva galaxer kan avge så mycket energi.
Ljusstyrka-distansförhållandeAstronomer (professionella eller amatörer) kan mäta en stjärnas ljusstyrka (mängden ljus som släcks) genom att använda en fotometer eller laddningskopplad enhet i slutet av ett teleskop. Om de vet stjärnans ljusstyrka och avståndet till stjärnan, de kan beräkna dess ljusstyrka - mängden energi som den släpper ut ( ljusstyrka =ljusstyrka x 12,57 x (avstånd) 2 ). Omvänt, om du känner till en stjärnas ljusstyrka, du kan beräkna dess avstånd.
Innehåll
2008 HowStuffWorks Galaxer finns i olika storlekar och former. De kan ha så lite som 10 miljoner stjärnor eller så många som 10 biljoner (Vintergatan har cirka 200 miljarder stjärnor). År 1936, Edwin Hubble klassificerade galaxformer i Hubble -sekvens .
Spiralgalaxer har de mest komplexa strukturerna. Här är en vy över Vintergatan som den skulle se ut från utsidan.
2008 HowStuffWorks Alla dessa komponenter kretsar kring kärnan och hålls samman av tyngdkraften. Eftersom tyngdkraften beror på massan, du kanske tror att det mesta av en galax massa kommer att ligga i den galaktiska skivan eller nära mitten av skivan. Dock, genom att studera Vintergatans och andra galaxers rotationskurvor, astronomer har kommit fram till att det mesta av massan ligger i de yttre delarna av galaxen (som halo), där det är lite ljus som avges från stjärnor eller gaser.
På nästa sida, vi tar en promenad genom galaxernas historia.
Låt oss titta på galaxernas historia inom astronomi.
Det finns fortfarande många mysterier kring galaxbildning, men på nästa sida kommer vi att förklara några av de bästa teorierna om det.
Ljusår bort
Galaxer är långt ifrån varandra. Andromeda -galaxen, som också kallas M31 (Messier -objekt #31), är den närmaste galaxen till oss - 2,2 miljoner ljusår bort. Astronomer mäter vanligtvis intergalaktiska avstånd i termer av megaparsek:
en parsek =3,26 ljusår
en miljon parsek =en megaparsek
en megaparsek (Mpc) =3,26 miljoner ljusår
De längst synliga galaxerna är cirka 3, 000 Mpc bort, eller cirka 10 miljarder ljusår.
Läs mer
2008 HowStuffWorks Vi vet verkligen inte hur olika galaxer bildades och tog de många former som vi ser idag. Men vi har några idéer om deras ursprung och utveckling.
Låt oss titta på perioden för galaxbildning.
Edwin Hubbles observationer, och efterföljande Hubble -lagen (som vi förklarar senare), ledde till tanken att universum expanderar. Vi kan uppskatta universums ålder baserat på expansionstakten. Eftersom vissa galaxer är miljarder ljusår från oss, vi kan urskilja att de bildades ganska snart efter big bang (när du tittar djupare ut i rymden, du ser längre tillbaka i tiden). De flesta galaxer bildades tidigt, men data från NASA:s Galaxy Explorer (GALEX) teleskop tyder på att några nya galaxer har bildats relativt nyligen - under de senaste miljarder åren.
De flesta teorier om det tidiga universum gör två antaganden:
Av dessa antaganden, astronomer tror att de tätare områdena bromsade expansionen något, tillåter gas att ackumuleras i små protogalaktiska moln . I dessa moln, tyngdkraften fick gasen och dammet att kollapsa och bilda stjärnor. Dessa stjärnor brann ut snabbt och blev klotformiga kluster, men tyngdkraften fortsatte att kollapsa molnen. När molnen kollapsade, de bildade roterande skivor. De roterande skivorna lockade mer gas och damm med tyngdkraften och bildade galaktiska skivor. Inuti den galaktiska skivan, nya stjärnor bildades. Det som återstod i utkanten av det ursprungliga molnet var globulära kluster och glorian som består av gas, damm och mörk materia.
Två faktorer från denna process kan bero på skillnaderna mellan elliptiska och spiralgalaxer:
2008 HowStuffWorks Galaxer agerar inte ensamma. Avstånden mellan galaxerna verkar stora, men galaxernas diametrar är också stora. Jämfört med stjärnor, galaxer är relativt nära varandra. De kan interagera och mer viktigt, kollidera. När galaxer kolliderar, de passerar faktiskt genom varandra - stjärnorna inuti stöter inte på varandra på grund av de enorma interstellära avstånden. Men kollisioner tenderar att förvränga en galax form. Datormodeller visar att kollisioner mellan spiralgalaxer tenderar att göra elliptiska sådana (så, spiralgalaxer har förmodligen inte varit inblandade i några kollisioner). Forskare uppskattar att så många som hälften av alla galaxer har varit inblandade i någon slags kollision.
Gravitationsinteraktioner mellan kolliderande galaxer kan orsaka flera saker:
Så, flyter galaxer bara runt i rymden eller reglerar någon osynlig kraft deras rörelse? Och vad händer när de stöter på varandra? Ta reda på det på nästa sida.
2008 HowStuffWorks Galaxer är inte slumpmässigt fördelade i universum - de tenderar att existera i galaktiska kluster . Galaxerna i dessa kluster är bundna gravitationellt och påverkar varandra.
När astronomerna Margaret Geller och Emilio E. Falco ritade positionerna för galaxer och galaktiska kluster i universum, det blev klart att galaktiska kluster och superkluster inte är slumpmässigt fördelade. De är faktiskt ihopklumpade väggar (långa trådar) varvat med tomrum , vilket ger universum en spindelvävsliknande struktur.
De intergalaktiskt medium - utrymmet mellan galaxer och galaxgrupper- är inte helt tomt. Vi vet inte exakt det intergalaktiska mediet, men den innehåller förmodligen en relativt liten densitet av gas. Det mesta av det intergalaktiska mediet är kallt (cirka 2 grader Kelvin), men de senaste röntgenobservationerna tyder på att vissa områden i den är heta (miljoner grader Kelvin) och rika på metaller. Ett av de aktiva områdena inom astronomisk forskning idag är inriktat på att bestämma arten av det intergalaktiska mediet - det kan hjälpa oss att ta reda på exakt hur universum började och hur galaxer bildas och utvecklas.
Låt oss titta på en sista egenskap om galaxer och deras fördelningar. För hans mätningar av galaktiska avstånd, Edwin Hubble studerade de ljusspektra som galaxer avger. I samtliga fall, han noterade att spektren var Doppler-skiftat till den röda änden av spektrumet. Detta indikerar att objektet rör sig bort från oss. Hubble märkte att oavsett var han tittade, galaxer flyttade ifrån oss. Och ju längre bort galaxen, desto snabbare gick det bort. År 1929, Hubble publicerade en graf över detta förhållande, som har blivit känd som Hubbles lag .
Matematiskt, Hubbles lag säger att lågkonjunktur (V) är direkt proportionell mot galaktiskt avstånd (d). Ekvationen är V =Hd , där H är Hubble konstant , eller proportionalitetskonstant. Den senaste uppskattningen av H är 70 kilometer per sekund per megaparsek. Hubbles lag är ett viktigt bevis på att universum expanderar - hans arbete låg till grund för big bang -teorin om universums ursprung.
Vissa galaxer spy gaser, avger intensivt ljus och har supermassiva svarta hål i sina centrum. Vi lär oss mer om aktiva galaxer härnäst.
Doppler -effektenUngefär som det höga ljudet från en brandbilssiren blir lägre när lastbilen går bort, stjärnornas rörelse påverkar ljusets våglängder som vi får från dem. Detta fenomen kallas Doppler -effekten. Vi kan mäta dopplereffekten genom att mäta linjer i en stjärnas spektrum och jämföra dem med spektrumet för en standardlampa. Mängden Doppler -skift talar om hur snabbt stjärnan rör sig i förhållande till oss. Dessutom, riktningen för Doppler -skiftet kan berätta riktningen för stjärnans rörelse. Om en stjärnas spektrum flyttas till den blå änden, stjärnan rör sig mot oss; om spektrumet flyttas till den röda änden, stjärnan är på väg bort från oss.
När du tittar på en normal galax, det mesta av ljuset kommer från stjärnorna i synliga våglängder och är jämnt fördelat över galaxen. Dock, om du observerar några galaxer, du kommer att se intensivt ljus som kommer från deras kärnor. Och om du tittar på samma galaxer i röntgen, ultraviolett, infraröda och radiovåglängder, de verkar ge av sig enorma mängder energi, tydligen från kärnan. Dessa är aktiva galaxer , som representerar en mycket liten andel av alla galaxer. Det finns fyra klassificeringar av aktiv galax, men den typ vi observerar kan bero mer på vår betraktningsvinkel än strukturella skillnader.
För att förklara aktiva galaxer, forskare måste kunna förklara hur de avger så stora mängder energi från så små områden i de galaktiska kärnorna. Den mest accepterade hypotesen är att i mitten av var och en av dessa galaxer finns ett massivt eller supermassivt svart hål. Runt det svarta hålet är ett ackretionsskiva av snabbt snurrande gas som omges av en torus (en munkformad skiva av gas och damm). När materialet från ackretionsskivan faller in i området runt det svarta hålet ( händelsehorisont ), den värms upp till miljoner grader Kelvin och accelereras utåt i strålarna.
Upptäckt av Carl Seyfert 1943, dessa galaxer (2 procent av alla spiralgalaxer) har breda spektra som indikerar heta kärnor, joniserad gas med låg densitet. Kärnorna i dessa galaxer ändrar ljusstyrka med några veckors mellanrum, så vi vet att föremålen i mitten måste vara relativt små (ungefär lika stora som ett solsystem). Använda Doppler -skift, astronomer har märkt att hastigheterna i mitten av Seyfert -galaxerna är cirka 30 gånger större än normala galaxers.
Radiogalaxer är elliptiska (0,01 procent av alla galaxer är radiogalaxer). Deras kärnor avger strålar med höghastighetsgas (nära ljusets hastighet) ovanför och under galaxen-strålarna interagerar med magnetfält och avger radiosignaler.
Kvasarer (kvasi-stjärnobjekt)
Kvasarer upptäcktes i början av 1960 -talet. Cirka 13, 000 har upptäckts, men det kan vara så många som 100, 000 där ute [källa:A Review of the Universe]. De är miljarder ljusår från Vintergatan och är de mest energiska föremålen i universum. Kvasars extrema ljusstyrka kan fluktuera under dagslånga perioder, vilket indikerar att energin kommer från ett mycket litet område. Tusentals kvasarer har hittats, och de antas komma från kärnorna i avlägsna galaxer.
Blazars är en typ av aktiv galax - cirka 1, 000 har katalogiserats [källa:A Review of the Universe]. Från vår synvinkel, vi tittar "front-on" på jetplanet som kommer från galaxen. Som kvasarer, deras ljusstyrka kan fluktuera snabbt - ibland på mindre än en dag.
Ta en titt på länkarna på nästa sida för mer information om galaxer.
Starburst GalaxiesDe flesta galaxer har låga nya stjärnbildningar - ungefär en om året. Dock, starburst -galaxer producerar mer än 100 om året. I denna takt, starburst -galaxer förbrukar all sin gas och damm på cirka 100 miljoner år, vilket är kort jämfört med de miljarder år som de flesta galaxer har funnits. Starburst -galaxer avger sitt intensiva ljus från ett litet område av nybildade stjärnor och supernovor. Så, astronomer tror att starburst -galaxer representerar en kort fas i hur galaxer förändras och utvecklas, kanske ett skede innan man blev en aktiv galax.
Ursprungligen publicerat:7 feb. 2008
