Denna bilden, taget med NASA:s rymdteleskop Hubble, visar ny stjärnfödelse i den gamla elliptiska galaxen NGC 4150, ligger cirka 44 miljoner ljusår från jorden. NASA och The Hubble Heritage Team Hängande på väggarna i otaliga vetenskapsklassrum runt om i världen är illustrationer av vår hemgalax, Vintergatan. Du har säkert hört talas om det. Men du visste förmodligen inte att dessa affischer är proportionellt tjockare än en nyckelkomponent i själva galaxen.
Det är rätt. Som ett stekt ägg, Vintergatan består av en central utbuktning omgiven av en platt, tunn skiva. Och när vi säger "tunn, "vi menar förvirrande tunn. Som fysiker och Forbes-korrespondent Jillian Scudder påpekar, "skivan" i Vintergatans galax är runt 100, 000 ljusår långa, men bara ca 0,6 ljusår lång. Detta innebär att, proportionellt, den är 30 gånger tunnare än ett vanligt pappersark.
Astronomer har uppskattat att det finns cirka 200 miljarder galaxer i det observerbara universum. Men när vi ser andra galaxer skildras i science fiction -filmer, de tenderar att ha samma grundform som vår. Detta skulle vara ett exempel på våra mänskligt centrerade fördomar. Även om många av dem liknar Vintergatan, andra finns i väldigt olika former och former.
Innan vi går vidare, låt oss ta ett steg tillbaka och prata om vad alla galaxer har gemensamt. Galaxer är komplexa system som hålls samman av tyngdkraften. De består av gaser, stjärndamm och miljoner - ibland till och med miljarder - stjärnor, som åtföljs av sina egna planeter och asteroidbälten.
Men likheter åt sidan, varje galax har en unik historia att berätta. Historien om var och en återspeglas i dess form. Forskare delar upp galaxer i en handfull utseendebaserade kategorier. Vintergatan är det som kallas en spiralgalax, vilket betyder att det ser ut som ett brett, platt platta med en liten utbuktning som sticker ut utåt i mitten.
Detta arrangemang är en produkt av rotationshastigheten, tid och tyngdkraft. Att lära sig mer, vi pratade med astrofysiker Raja GuhaThakurta, Ph.D., professor vid University of California Santa Cruz, och auktoritet om studiet av hur galaxer utvecklas. Det är ett område som inbjuder till mycket debatt.
"Fysiken för hur dessa saker bildas är inte helt känd eller avgjort, "Säger GuhaThakurta. Ändå, Man tror att de flesta spiralgalaxer börjar sitt liv som snurrande moln av gas och damm. Hastigheten med vilken de roterar spelar stor roll. Enligt GuhaThakurta, massiv, snabbt roterande moln är mer benägna att bli spiralgalaxer.
Tyngdkraften försöker dra dessa snurrande, amorfa kroppar till plana plan. Över tid, molnen tvingas dra ihop sig på grund av gravitation och energiförlust på grund av friktion. Och på grund av en princip som kallas bevarande av vinkelmoment, när ett snurrande objekt drar ihop sig, den roterar snabbare. Du kan se detta i aktion på din lokala skridskobana. Erfarna skridskoåkare vet att öka sin snurrhastighet genom att dra armarna inåt.
Så, ungefär som en snurrande klump pizzadeg, spiralgalaxer bildas när formlösa gas-/dammmoln plattar ut med hög hastighet. Samma fysiska krafter påverkar också utseendet på de spetsiga "armarna" som kan ses runt fälgarna till sådana galaxer.
"Typerna av spiralarmar är nästan säkert relaterade till rotationshastigheten, "Säger GuhaThakurta. Snabbt roterande system tenderar att ha en ring av små, strama armar. I kontrast, de som rör sig långsammare har längre, löst inslagna. För att förstå varför, GuhaThakurta rekommenderar att du testar ett litet hemförsök:"Tänk dig att röra om ditt kaffe. Lägg en klick grädde någon annanstans än i mitten. Du märker att krämen kommer att bilda ett spiralmönster, säger han. Sedan, rör om bryggen med en sked. Om du gör det snabbt, mönstrets armar blir mindre och stramare.
Galaxy NGC 4302n (vänster) och galaxen NGC 4298 (höger) är exempel på spiralgalaxer som vårt Vintergatan. De ser annorlunda ut på bilden som togs av Hubble rymdteleskop den 24 april, 1990 eftersom de är vinklade på olika positioner på himlen. NASA och The Hubble Heritage Team
Okej, dags för en snabb sammanfattning. Än så länge, vi har pratat om hur spiralgalaxer utvecklas och hur rotation formar deras armar. Men hur är det med de utbuktningarna som vi nämnde tidigare? I mitten av spiralgalaxer, hittar du ett kluster av mycket gamla stjärnor som kretsar kring en central punkt. Detta är bukten. Medan stjärnorna ute på skivan rör sig ordnat, horisontalplan, stjärnorna som utgör utbuktningen fungerar som bin som oregelbundet svärmar runt en bikupa. Astronomer försöker fortfarande ta reda på hur dessa utbuktningar bildas. Vissa spekulerar i att de utvecklas innan resten av en spiralgalax gör, medan andra tror att det omvända är sant.
Föreställ dig nu en galax som är utbuktad. Det här skulle vara skivfritt och antingen se ut som en jätte, rundad sfär eller en massiv amerikansk fotboll. Inuti, dess stjärnor skulle kretsa runt galaxens centrala punkt i alla riktningar. Grattis, du har just avbildat en elliptisk galax. GuhaThakurta säger att elliptiska galaxer bildas när två spiralgalaxer med jämförbar massa smälter samman. (Även om han tillägger att detta kanske inte är den enda process genom vilken elliptiska galaxer bildas.)
Tillfälligtvis, vårt eget Vintergatan är på väg att delta i en av dessa sammanslagningar. Experter räknar med att den så småningom kommer att kollidera med den närliggande Andromeda -galaxen, en process som kommer att rekonstruera dessa två spiralgalaxer till en elliptisk galax. Processen bör börja om 3 miljarder år från och med nu och sluta om ytterligare 4 miljarder år därefter. Självklart, det är inget du eller jag kommer att leva för att se. Men oavsett, forskare har redan kommit på ett namn för denna framtida elliptiska galax:De kallar den "Milkomeda". Alla älskar en bra portmanteau.
Det bör noteras att vissa galaxer varken är spiraler eller elliptiska. Så kallade oregelbundna galaxer saknar utbuktningar och kan komma i en mängd olika former. Vidare, forskare har observerat några galaktiska fusioner som pågår för närvarande. De kanske ser snygga ut, väl avrundade elliptiska någon gång, men just nu, dessa fackföreningar verkar vara oorganiserade och förvrängda. Det finns också några dokumenterade exempel på stora spiralgalaxer som kannibaliserar mindre som har kommit för nära, med offret slukas långsamt upp bit för bit. Som Hannibal Lecter kan säga, passera fava bönor och chianti.
En nära galaktisk kollision mellan NGC 2207 (vänster) och IC 2163 (höger) spiralgalaxer som fångades av rymdteleskopet Hubble 2007. Forskare förutspår att Vintergatan kommer att kollidera med vår granngalax Andromeda om cirka 3 miljarder år från nu. NASA och The Hubble Heritage Team Nu är det intressant Ordet "galax" kommer från det grekiska ordet "gala" "vilket betyder" mjölk " - som på" mjölkigt sätt. "Vårt har ett lysande stjärnband som är tydligt synligt på natthimlen. För gamla astronomer, det här såg ut som en stråle av spilld mjölk.
