Γαλαξίας

Εισαγωγή

Ο Γαλαξίας, φωτογραφημένος από τη Χιλή

Όσοι έχουν βρεθεί κάτω από σκοτεινό και ξάστερο ουρανό σίγουρα θα έχουν δει ένα λευκό νεφελώδες σχηματισμό να διασχίζει τον ουρανό. Οι αρχαίοι τον ονόμαζαν Γαλαξία, από το γάλα της Ήρας που χύθηκε στον ουρανό καθώς θήλαζε τον νεογέννητο Ηρακλή. Πολλά ονόματα και μυθικές διηγήσεις είχαν επιστρατευθεί για να εξηγήσουν το παράδοξο αλλά και πανέμορφο αυτό θέαμα. Ήταν όμως ο Γαλιλαίος πρώτος που διαπίστωσε, στρέφοντας το τηλεσκόπιο του προς τα εκεί, ότι ο σχηματισμός αυτός δεν ήταν τίποτα άλλο από αμέτρητα αμυδρά αστέρια. Δυόμισι χιλιάδες χρόνια νωρίτερα Μεσοποτάμιοι αστρονόμοι παρατηρούσαν ένα φωτεινό μπάλωμα στον αστερισμό που σήμερα ονομάζουμε Ανδρομέδα. Τον 18ο αιώνα οι παρατηρήσεις του Γάλλου αστρονόμου Charles Messier έδωσαν τη διάσημη λίστα μη αστρικών αντικειμένων. Χωρίς όμως ο ίδιος να το ξέρει, είχε καταγράψει τριάντα εννέα γαλαξίες ανάμεσα στα εκατόν δέκα ουράνια σώματα του καταλόγου του. Κάτω από τη γενική ονομασία νεφελώματα αυτά τα αντικείμενα παρέμεναν μυστήριο για τους αστρονόμους μέχρι την αρχή του εικοστού αιώνα. Μία άποψη τα ήθελε να είναι σμήνη αστεριών μέσα στο δικό μας γαλαξία. Δεν έλειπαν όμως και οι πιο τολμηροί που μίλαγαν για τεράστιες, μακρινές συγκεντρώσεις αστεριών μακριά από τον δικό μας γαλαξία. Η απάντηση στο μυστήριο δόθηκε τελικά από τον Αμερικανό αστρονόμο Edwin Hubble. Με πρωτοποριακές μεθόδους κατάφερε το 1924 να μετρήσει την απόσταση που μας χωρίζει από το «Νεφέλωμα» της Ανδρομέδας. Το αποτέλεσμα ήταν μια «αστρονομική» απόσταση ακόμη και για τα αστρονομικά δεδομένα. Δύο εκατομμύρια έτη φωτός μας χωρίζουν από την Ανδρομέδα, δώδεκα δισεκατομμύρια φορές μακρύτερα από ότι είναι ο Ήλιος από τη Γη. Ένα τέτοιο αντικείμενο δεν μπορούσε να ανήκει στον Γαλαξία μας, αλλά είναι μια ανεξάρτητη δομή. Ένα τέτοιο δεδομένο, όπως ήταν φυσικό, άλλαξε άρδην την άποψη μας για το Σύμπαν. Το κέντρο του κόσμου είχε απομακρυνθεί εδώ και πολλούς αιώνες από τη Γη. Τη δεκαετία του είκοσι ήταν καιρός να διαπιστώσουμε ότι ο δικός μας Γαλαξίας δεν ήταν παρά ένας από τους πολλούς γαλαξίες στο Σύμπαν. Ο Hubble συνέχισε την συστηματική παρατήρηση και μέτρησε τις αποστάσεις πολλών γαλαξιών. Η εργασία αυτή οδήγησε στη δημιουργία του μεγαλύτερου μέχρι τότε χάρτη του κόσμου. Απαντώντας το ένα ερώτημα ανέκυπταν ένα σωρό άλλα. Ποια η φύση και ποια η δομή τους, πως διατηρούσαν το σχήμα τους και τι είναι αυτό που τα διαχώριζε από τα σμήνη των αστεριών.

Μορφολογία των Γαλαξιών

Οι ταξινόμηση των Γαλαξιών κατά τον Hubbble.

Ακούγοντας την λέξη γαλαξίας έρχεται στο μυαλό το σπειροειδές σχήμα που έχουμε δει σε εντυπωσιακές αστρονομικές φωτογραφίες. Δεν είναι όμως το σπειροειδές σχήμα σήμα κατατεθέν για τους γαλαξίες. Συστηματικές παρατηρήσεις δίνουν μια πληθώρα μορφών και διαστάσεων για του γαλαξίες. Ο Hubble πρώτος πρότεινε μια ταξινόμηση, γνωστή ως διάγραμμα διαπασών η οποία χρησιμοποιείται αρκετά ακόμη και σήμερα. Σύμφωνα με αυτήν οι γαλαξίες διαιρούνται, κατ’ αρχάς σε δύο κύριες κατηγορίες. Σε ελλειπτικούς και σπειροειδείς. Οι ελλειπτικοί γαλαξίες όμως δεν είναι όλοι ίδιοι. Άλλοι μπορεί να έχουν σχήμα που προσεγγίζει σφαίρα, άλλοι μπορεί να έχουν αρκετά μακρόστενο σχήμα, ενώ άλλοι μπορεί να έχουν σχήμα που προσεγγίζει φακό. Για αυτό το σκοπό μετά από το σύμβολο Ε που δηλώνει το ελλειπτικό τους σχήμα υπάρχει ένα δείκτης από το 0 έως το 7. Ένας γαλαξίας Ε0 είναι σχεδόν σφαιρικός. Αντίθετα ένας γαλαξίας Ε7 είναι πολύ επίπεδος. Για την ακρίβεια ο αριθμητικός δείκτης σχετίζεται με το πηλίκο του μεγάλου προς τον μικρό ημιάξονα του ελλειψοειδούς. Γαλαξίες με μεγάλο λόγο ημιαξόνων και προφανώς μεγάλη ελλειπτικότητα έχουν και μεγάλο δείκτη. Παρατηρώντας του σπειροειδείς γαλαξίες ο Hubble διαπίστωσε πως άλλοι εμφανίζουν στο κέντρο τους ένα εξόγκωμα ενώ άλλοι μια ράβδο από τα άκρα της οποίας ξεκινούν οι σπείρες. Οι γαλαξίες της πρώτης κατηγορίας συμβολίζονται με το γράμμα S ενώ της δεύτερης κατηγορίας συμβολίζονται με SB και ονομάζονται σπειροειδείς με ράβδο. Το σύμβολο S ή SB το ακολουθεί ένας δείκτης a, b η c οποίος εκφράζει το πόσο σφιχτά περιελίσσονται οι βραχίονες, γύρω από το κεντρικό σχηματισμό. Γαλαξίες με δείκτη a έχουν σφιχτά δεμένους βραχίονες ενώ γαλαξίες με δείκτη c έχουν βραχίονες χαλαρά δεμένους με την κεντρική περιοχή. Εκτός από αυτές τις δύο κατηγορίες υπάρχουν γαλαξίες που παρουσιάζουν ακανόνιστο σχήμα. Αυτοί δεν μπορούν να ταξινομηθούν σε κάποια από τις παραπάνω κατηγορίες και αναφέρονται ως ανώμαλοι γαλαξίες και συμβολίζονται με Ir. Τα παράξενα σχήματά τους ενδέχεται να προέρχονται από συγκρούσεις γαλαξιών. Ορισμένοι γαλαξίες φαίνεται να έχουν ένα κεντρικό εξόγκωμα το οποίο περιβάλλεται από ένα λεπτό δίσκο, αλλά δεν εμφανίζουν δομές βραχιόνων. Αυτοί οι γαλαξίες τοποθετήθηκαν μεταξύ ελλειπτικών και σπειροειδών και συμβολίζονται με S0. Αναπαριστώντας σε διάγραμμα την παραπάνω ταξινόμηση παρατηρούμε, όπως φαίνεται στην εικόνα, ότι έχει σχήμα διαπασών, όπου και χρωστάει το όνομα της. Ο Hubble πίστευε πως αυτό το διάγραμμα εκφράζει την εξέλιξη των γαλαξιών. Ονόμασε τους γαλαξίες στο αριστερό μέρος τους διαγράμματος, γαλαξίες προγενεστέρου τύπου και αυτούς στο δεξιό μεταγενεστέρου τύπου, θεωρώντας ότι οι σπειροειδείς γαλαξίες είναι μετεξέλιξη των ελλειπτικών. Μελέτες που ακολούθησαν υπέδειξαν ότι αυτή η εκτίμηση ήταν λανθασμένη. Οι σπειροειδείς γαλαξίες περιστρέφονται γρήγορα σε αντίθεση με τους ελλειπτικούς γαλαξίες. Είναι αδύνατο ένας σχηματισμός που προέρχεται από κάποιον που δε περιστρέφεται να αρχίσει αυθόρμητα να περιστρέφεται. Παρότι το διάγραμμα δεν μπορεί να εξηγήσει την εξέλιξη των γαλαξιών, είναι ιδιαίτερα χρήσιμο στην ταξινόμηση των γαλαξιών.

Ελλειπτικοί

Οι Ελλειπτικοί γαλαξίες περιέχουν ελάχιστη σκόνη και αέριο. Η παρουσία σκόνης και αερίου είναι ενδεικτικό διαδικασιών δημιουργίας αστεριών. Συνεπώς δεν δημιουργούνται νέα αστέρια, πράγμα που σημαίνει ότι αποτελούνται κατά κύριο λόγο από αστέρια πληθυσμού ΙΙ όπως λέγονται, δηλαδή γέρικα αστέρια που περιέχουν ελάχιστα μέταλλα. Οι διαστάσεις των Ελλειπτικών γαλαξιών ποικίλλουν. Απαντώνται πολύ μικροί γαλαξίες που περιέχουν έως και 10.000 φορές λιγότερα αστέρια από τον Γαλαξίας μας, ενώ γιγαντιαίοι Ελλειπτικοί γαλαξίες μπορεί να έχουν διάμετρο 300 εκατομμυρίων ετών φωτός.

Σπειροειδείς

Στους Σπειροειδείς γαλαξίες ανήκει ο Γαλαξίας μας. Μορφολογικά μπορούμε να παρατηρήσουμε ένα κεντρικό εξόγκωμα φτωχό σε αέριο και σκόνη, που περιέχει κυρίως γέρικα άστρα πληθυσμού ΙΙ. Το εξόγκωμα περιβάλλεται από ένα δίσκο από αέρια και σκόνη που περιέχει αστέρια πληθυσμού Ι. Τα αστέρια πληθυσμού Ι έχουν δημιουργηθεί πρόσφατα και είναι πλούσια σε μέταλλα τα οποία έχουν παραχθεί σε εκρήξεις υπερκαινοφανών. Πάνω στο επίπεδο του δίσκου ξετυλίγονται οι βραχίονες. Αν ξεκινούν απευθείας από το εξόγκωμα τότε έχουμε έναν απλό Σπειροειδή γαλαξία, ενώ εάν σχηματίζεται ένας ραβδόμορφος σχηματισμός έχουμε του Σπειροειδείς με ράβδο. Το όλο σύστημα περιβάλλεται από μια σφαιρική άλω από σφαιρωτά σμήνη, δηλαδή πυκνές ομάδες αρκετών χιλιάδων αστεριών πληθυσμού τύπου ΙΙ. Όσο μετακινούμαστε προς το δεξιό άκρο του διαγράμματος διαπασών τόσο αυξάνει και η περιεκτικότητα σε μέταλλα, δηλαδή ένας Sa γαλαξίας περιέχει λιγότερα μέταλλα απο έναν Sb και αυτός με την σειρά του από έναν Sc.

Φακοειδείς

Οι Φακοειδείς γαλαξίες είναι μια ενδιάμεση περίπτωση από τους Σπειροειδείς και του Ελλειπτικούς, δηλαδή περιέχουν ένα δίσκο και ένα κεντρικό εξόγκωμα αλλά δε περιέχουν σπειροειδείς βραχίονες και συμβολίζονται με S0. Εάν ο δίσκος είναι αμυδρός είναι πιθανόν να υπάρξει σύγχυση με γαλαξία τύπου Ε0. Οι Φακοειδείς γαλαξίες πολλές φορές ονομάζονται και Σπειροειδείς χωρίς βραχίονες. Εάν το κεντρικό εξόγκωμα παρουσιάζει ραβδωτή μορφή τότε ονομάζονται φακοειδείς με ράβδο και συμβολίζονται με SB0.

Ανώμαλοι

Οι γαλαξίες που δεν εμπίπτουν στις δύο παραπάνω κατηγορίες κατατάσσονται στους Ανώμαλους γαλαξίες. Έχουν ακανόνιστο σχήμα και χαρακτηριστικά. Συνήθως είναι αποτέλεσμα σύγκρουσης ή βαρυτική αλληλεπίδρασης γαλαξιών που έτυχε να βρεθούν κοντά.