Գալակտիկաների ձևի վրա ազդող գործոններ
Գալակտիկաները տիեզերքի հսկա «քաղաքներ» են, որոնք պարունակում են միլիարդավորից մինչև տրիլիոնավոր աստղեր, գազ, միջաստղային փոշի և անտեսանելի մութ նյութ, որը հզոր ազդեցություն է ունենում ձգողականության միջոցով: Եթե նայենք գալակտիկաների լուսանկարներին, կտեսնենք, որ դրանք ունեն բազմազան ձևեր. որոշները գեղեցիկ ոլորված սկավառակներ են (պարուրաձև), մյուսները կլոր կամ օվալաձև են թվում՝ առանց հստակ թևերի կառուցվածքի (էլիպսաձև), իսկ մյուսները՝ «խառնաշփոթ» (անկանոն): Հարցն այն է, թե ինչու՞ են գալակտիկաներն այդքան տարբեր ձևեր ունենում: Պատասխանը կայանում է տիեզերական ֆիզիկայի գործոնների համադրության մեջ, որոնք գործում են միլիարդավոր տարիների ընթացքում: Ահա գալակտիկայի ձևին ազդող հիմնական գործոնները :
1. Ձգողականություն և ընդհանուր զանգված
Ձգողականությունը գալակտիկաների հիմնական «ճարտարապետն» է: Ընդհանուր զանգվածը՝ աստղերի , գազի, փոշու և մութ նյութի համակցված զանգվածը, որոշում է, թե որքան ամուր կարող է գալակտիկան կապել իր բաղադրիչները: Շատ զանգվածեղ գալակտիկաները հակված են ունենալ ուժեղ ձգողականություն, ինչը նրանց ներքին կառուցվածքն ավելի կայուն է դարձնում, բայց դրանք նաև ավելի զգայուն են խոշոր իրադարձությունների նկատմամբ, ինչպիսիք են միաձուլումները այլ գալակտիկաների հետ:
Զանգվածը նույնպես ազդում է նյութի խտության վրա։ Եթե նյութը կենտրոնացված է կենտրոնում, գալակտիկան կարող է ունենալ ակնառու կենտրոնական ուռուցիկություն։ Եվ հակառակը, եթե զանգվածի բաշխումը հիմնականում սկավառակի մեջ է, պարուրաձև գալակտիկան կարող է թվալ «նուրբ»՝ ակնառու թևերով։
2. Մութ նյութ և հալո ձև
Գալակտիկայի զանգվածի մեծ մասը իրականում պարունակվում է այն շրջապատող մութ նյութի հալոյում։ Չնայած այն լույս չի արձակում, մութ նյութը կազմում է «գրավիտացիոն շրջանակ», որը ուղղորդում է գալակտիկայի էվոլյուցիան։ Մութ նյութի հալոի ձևը և կոնցենտրացիան ազդում են՝
– Աստղերի և գազի պտտման արագությունը կենտրոնից տարբեր հեռավորությունների վրա։
– Գալակտիկական սկավառակի կայունությունը (արդյոք այն հեշտությամբ է ձևավորում պարուրաձև թևեր, թե հեշտությամբ է խաթարվում):
– Գալակտիկայի կենտրոնում սալիկի (սալիկաձև կառուցվածքի) առկայության հնարավորությունը։
Եթե մութ նյութի հալոն «ավելի խիտ» է կամ ավելի ասիմետրիկ, գալակտիկան կարող է ավելի հեշտությամբ աղավաղվել իր տիեզերական հարևանների հետ փոխազդելիս։
3. Անկյունային իմպուլս և պտույտ
Սպիրալային և էլիպտիկ գալակտիկաների միջև ամենակարևոր տարբերություններից մեկը պտույտն է։ Երբ վաղ տիեզերքում հսկայական գազային ամպերը փլուզվում էին ձգողականության ազդեցության տակ, դրանք գրեթե միշտ ունենում էին թեթև պտույտ (անկյունային մոմենտ)։ Այս պտույտը արագանում էր, երբ ամպը սեղմվում էր՝ շատ նման լինելով սառցե չմշկորդին, որը ձեռքերը քաշում է ավելի արագ պտտվելու համար։
– Սպիրալաձև գալակտիկաները սովորաբար ուժեղ պտույտ ունեն, այնպես որ նյութը ձևավորում է սկավառակաձև կառուցվածք։
– Էլիպսաձև գալակտիկաները հակված են գերիշխվել իրենց աստղերի պատահական շարժման, այլ ոչ թե կանոնավոր պտույտի պատճառով, ուստի դրանց ձևն ավելի «ուռուցիկ» է, ինչպես գնդի կամ օվալաձևը։
Անկյունային մոմենտի մեծությունը և այն, թե ինչպես է այն «բաշխվում» գալակտիկայի բաղադրիչների միջև, հիմնական գործոններ են որոշելու համար, թե արդյոք գալակտիկան կլինի կանոնավոր պարուրաձև, թե ավելի հարթ էլիպտիկ։
4. Գազի պարունակությունը և աստղագոյացման ակտիվությունը
Գազը աստղագոյացման հումք է։ Գազով հարուստ գալակտիկաները սովորաբար ակտիվորեն ձևավորվող աստղեր են և հաճախ ունեն տարբեր սկավառակային կառուցվածքներ և պարուրաձև թևեր։ Պարուրաձև թևերը պարզապես «աստղային գոտիներ» չեն, այլ սեղմման ալիքների տարածքներ, որոնք սեղմում են գազը՝ խթանելով նոր աստղերի ծնունդը։
Ի տարբերություն դրա, գազով աղքատ գալակտիկաները հակված են լինել «ավելի հին» և ավելի պասիվ. նրանց աստղերի ձևավորումը դանդաղել կամ դադարել է: Շատ էլիպտիկ գալակտիկաներ ընկնում են այս կատեգորիայի մեջ. դրանք գերակշռում են հին, կարմրավուն աստղերով և չունեն բավարար քանակությամբ սառը գազ՝ աչքի ընկնող պարուրաձև թևեր ձևավորելու համար:
5. Գալակտիկաների բախումներ և միաձուլումներ
Միջգալակտիկաների փոխազդեցությունները դրամատիկ գործոն են, որոնք հաճախ խորապես փոխում են գալակտիկաների ձևը։ Տիեզերքում գալակտիկաները հազվադեպ են գոյություն ունենում առանձին. շատերը գոյություն ունեն կլաստերներում կամ խմբերում, ինչը դրանց հանդիպելու հավանականությունը բավականին բարձր է դարձնում։
– Մեծ միաձուլումները (երկու համեմատելի չափի գալակտիկաներ) կարող են ոչնչացնել պարուրաձև սկավառակի կառուցվածքը և առաջացնել էլիպտիկ գալակտիկաներ։ Այս բախումները խաթարում են աստղերի ուղեծրերը՝ փոխելով դրանց կանոնավոր պտույտը պատահական շարժման։
– Փոքր միաձուլումները (մեծ գալակտիկաները «ուտում» են» փոքր գալակտիկաներ) կարող են հաստացնել սկավառակը, առաջացնել աստղային հալոներ կամ խթանել ձողերի և օղակների առաջացումը։
Միաձուլումներ ապրած գալակտիկաների նշաններից են մակընթացային պոչերը, ասիմետրիկ ձևերը կամ աստղերի երկարավուն հոսքերը։
6. Տիեզերական միջավայր. կլաստերներ, խմբեր և դաշտեր
Միջավայրը, որում ապրում է գալակտիկան, զգալիորեն որոշում է դրա ձևը։ Խիտ կլաստերներում գտնվող գալակտիկաները հաճախ ճնշման են ենթարկվում տաք միջգալակտիկական գազի (կլաստերի միջմիջավայր) կողմից։ Ճնշման շերտազատման նման գործընթացները կարող են «քշել» գազը կլաստերի ներսում արագ շարժվող գալակտիկաներից՝ զրկելով նրանց աստղագոյացման համար անհրաժեշտ հումքից։ Արդյունքում, գալակտիկաները կարող են ակտիվ կապույտ պարույրներից վերածվել ավելի պասիվների, որոնք հակված են ունենալ ավելի հարթ տեսք։
Մինչդեռ, ավելի հանգիստ (դաշտային) շրջաններում գտնվող գալակտիկաները հակված են իրենց գազը ավելի երկար պահպանել և ավելի հաճախ մնում են պարուրաձև։ Քանի որ արտաքին խանգարումները քիչ են, սկավառակային կառուցվածքը կարող է պահպանվել միլիարդավոր տարիներ։
7. Գերնոր աստղերից և գերզանգվածային սև խոռոչներից ստացված հետադարձ կապ
Շատ գալակտիկաների կենտրոնում գտնվում է գերզանգվածային սև խոռոչ։ Երբ այն «սնվում է» գազով, գալակտիկական միջուկային ակտիվությունը (ԳԱԿ) կարող է արտանետել հսկայական քանակությամբ էներգիա ճառագայթման և մասնիկների շիթերի տեսքով։ Այս էներգիան կարող է տաքացնել կամ դուրս մղել գազը՝ ճնշելով աստղագոյացումը։ Նմանատիպ երևույթ տեղի է ունենում ավելի փոքր մասշտաբով գերնոր աստղերի՝ միջաստղային միջավայրի մեջ էներգիա ներարկող զանգվածեղ աստղերի պայթյունների միջոցով։
Այս հետադարձ կապը անուղղակիորեն է ազդում գալակտիկայի ձևի վրա. գազի արտանետման կամ տաքացման հետ մեկտեղ սկավառակը կարող է դառնալ պակաս «փարթամ», այնպես որ պարուրաձև թևերը կարծես թուլանում են, և գալակտիկան դանդաղորեն շարժվում է դեպի ավելի պասիվ փուլ։
8. Ներքին անկայունություն. ձողեր, օղակներ և սկավառակի հաստացում
Գալակտիկաների ձևը կախված չէ միայն արտաքին գործոններից։ Ներքին առումով գալակտիկաները կարող են ունենալ գրավիտացիոն անկայունություն, որը ստեղծում է յուրահատուկ կառուցվածքներ՝
– Շերտեր. Շատ պարուրաձև գալակտիկաներ ունեն կենտրոնական շերտերի կառուցվածք։ Շերտերը կարող են գազ «հոսքով» շարժել դեպի կենտրոն՝ առաջացնելով աստղագոյացում կամ սնուցելով գերզանգվածային սև խոռոչը։
– Օղակներ՝ ձևավորվում են պտտական ռեզոնանսի կամ գրավիտացիոն փոխազդեցությունների պատճառով։
– Սկավառակի հաստացում. կարող է առաջանալ կրկնվող փոքր խանգարումների կամ դինամիկ տաքացման պատճառով, ինչի պատճառով գալակտիկան կողքից դիտելիս թվում է «ավելի հաստ»։
Այս անկայունությունները ժամանակի ընթացքում փոխում են գալակտիկաների տեսքը, նույնիսկ առանց խոշոր բախումների։
9. Գալակտիկաների ձևավորման պատմությունը և տարիքը
Գալակտիկայի ձևը նրա պատմության «գրառումն» է: Արագ ձևավորված, վաղ շրջանի բազմաթիվ միաձուլումներ ապրած կամ վաղ շրջանի գազ կորցրած գալակտիկաները ավելի հավանական է, որ զարգանան էլիպտիկների: Եվ հակառակը, ավելի դանդաղ աճած և գազի կայուն մատակարարում պահպանած գալակտիկաները ավելի հավանական է, որ վերածվեն պարուրաձևերի: Աստղային պոպուլյացիայի տարիքը նույնպես հուշում է. պարուրաձևերը հաճախ ներառում են երիտասարդ և հին աստղերի խառնուրդ, մինչդեռ էլիպտիկները գերակշռում են ավելի հին աստղերով:
Եզրակացություն
Գալակտիկայի ձևը նախապես որոշված «ճակատագիր» չէ, այլ երկարատև էվոլյուցիայի արդյունք է, որը պայմանավորված է ձգողականությամբ, պտույտով, գազի պարունակությամբ, մութ նյութով, այլ գալակտիկաների հետ փոխազդեցություններով և նույնիսկ տիեզերական միջավայրի պայմաններով: Նրբագեղ պարուրաձև գալակտիկաները, հարթ էլիպտիկները և քաոսային անկանոն գալակտիկաները նույն ֆիզիկական գործընթացի տարբերակներն են, որոնք տարբերվում են միայն իրենց պատմական հետագծերով: Այս գործոնների հասկացողությունը մեզ օգնում է գալակտիկաները տեսնել ոչ միայն որպես երկնքում գեղեցիկ օբյեկտներ, այլև որպես դինամիկ համակարգեր, որոնք անընդհատ փոփոխվում, աճում և հարմարվում են տիեզերքի մեծ բեմում:
