Galaktyki są spiralne, eliptyczne, nieregularne. A ta skąd się wzięła? Ma kształt trójkąta

Galaktyka to najpowszechniej znany nawet laikom obiekt kosmiczny, który zaliczamy do bardzo dużych. To, w uproszczeniu, zbiór gwiazd, materii międzygwiazdowej, ciemnej materii i być może jeszcze innych obiektów, których natury nie znamy, które razem łączy grawitacja. Zwykle w centrum galaktyki jest super masywna czarna dziura lub ich para.

Jakie rozmiary mają galaktyki? Która z nich jest największa?

Galaktyki mogą mieć różne rozmiary. Najmniejszy obiekt, klasyfikowany jako galaktyka karłowata, zawiera jedynie 1000 gwiazd. Zwykle galaktyki są większe, ale wciąż wiele z nich ma rozmiary kilku, kilkunastu tysięcy lat świetlnych i zawiera mniej niż 1% liczby gwiazd w Drodze Mlecznej. W porównaniu z nią to kosmiczne mikrusy, bo nasza galaktyka mierzy około 150 tysięcy lat świetlnych. Daleko jednak jej do prawdziwych gigantów, wielokrotnie większych od naszej galaktyki.

Galaktyka radiowa Alcyoneus (fot: Uniwersytet w Leidzie / Martijn Oei et al.)

Czasem, gdy określając rozmiar weźmiemy pod uwagę struktury związane z galaktyką, ale nie będące gwiazdami czy obłokami molekularnymi, możemy wyróżnić prawdziwe kosmiczne monstra. Największym znanym nam obiektem klasyfikowanym jako galaktyka radiowa jest niedawno odkryta galaktyka Alcyoneus. Wraz z wydobywającymi się z niej symetrycznie wiązkami materii, które zwane są dżetami, liczy ona aż 16 milionów lat świetlnych. Dla przypomnienia odległość Drogi Mlecznej od Galaktyki Andromeda to jedynie 2,5 miliona lat świetlnych.

Największą znaną nam galaktyką pod względem rozmiarów, które wynikają z położenia gwiazd, jest jednak wciąż IC1101. Jej rozmiar to około 4 miliony lat świetlnych. Jest to galaktyka eliptyczna, w odległości miliarda lat świetlnych od Ziemi. Znajduje się w niej ponad 100 bilionów gwiazd. Zależnie od szacunków to 125, a nawet 500 razy więcej gwiazd niż w Drodze Mlecznej, która liczy od 100 do 400 miliardów gwiazd.

Jakie kształty mają galaktyki? Zwykle myślimy o trzech podstawowych typach

Zostawmy jednak duże liczby, a przyjrzyjmy się kształtom galaktyk. Każdy kto choć trochę interesuje się astronomią wie, że są galaktyki eliptyczne, czyli o kształcie elipsoidy. Przypominają gigantyczne przejrzyste jasne chmury, niczym wata cukrowa. W takich galaktykach tempo tworzenia się nowych gwiazd jest bardzo małe.

Podstawowe typy galaktyk ze względu na kształt i przykładowe obiekty. Kolejno eliptyczna, spiralna, nieregularna (fot: Hubble)

Są też galaktyki spiralne o kształcie dysku z wybrzuszeniem pośrodku, od którego symetrycznie rozchodzą się ramiona owijające centrum galaktyki. W tych galaktykach z kolei tempo powstawania gwiazd może być bardzo duże. Dlatego niektóre galaktyki spiralne mają łatwo wyróżnialne ramiona, w których widać jasne obszary gdzie powstają nowe gwiazdy, podczas gdy w innych wyróżnienie ramion jest trudne.

Galaktyki pośrednie pomiędzy eliptycznymi a spiralnymi określa się mianem soczewkowatych.

Wielki Obłok Magellana kiedyś traktowano jako galaktykę nieregularną. Dziś uznajemy ją za galaktykę spiralną z poprzeczką i protoplastę typu karłowatych galaktyk z pojedynczym ramieniem (fot: VISTA/ESO)

Część galaktyk ma też kształt nieregularny. Dokładna klasyfikacja galaktyk nie jest prosta, oprócz wspomnianych typów jest sporo podgrup wskazujących na specyficzne cechy wyglądu, na przykład poprzeczkę w centrum galaktyk spiralnych, czy też stopień spłaszczenia w galaktykach eliptycznych.

Zderzenia galaktyk sprawiają, że ich kształty przybierają przeróżne formy

Czy powyższa klasyfikacja oznacza, że jeśli widziało się zdjęcie jednej galaktyki spiralnej, eliptycznej i nieregularnej, to już widzieliśmy wszelkie możliwe kształty galaktyk? Gdyby wziąć pod uwagę etap początkowy lub końcowy ich istnienia, to byłoby to prawdopodobnie słuszne stwierdzenie.

Jednakże kosmos potrafi zaskakiwać, a galaktykom w czasie swojej egzystencji zdarza się zderzać, co jest konsekwencją wzajemnego oddziaływania grawitacyjnego. Dla przykładu Droga Mleczna za kilka miliardów lat zderzy się z Galaktyką w Andromedzie. W praktyce najbardziej zewnętrzne regiony obu galaktyk są już w kontakcie fizycznym.

Przykłady zderzających się galaktyk, które zaobserwował teleskop Hubble (fot: Hubble)

I co wtedy się stanie? Nie będzie to oczywiście proces nagły, nie dojdzie do kataklizmów, które rodzą się nam w głowie na myśl o zderzających się gwiazdach, ale będzie to czas, gdy obie galaktyki ulegną silnej deformacji, a w mieszającej się materii może zostać zainicjowany proces gwałtownego i szybkiego powstawania nowych gwiazd.

Czasem, gdy jedna galaktyka ma przeważającą masę, to deformować może się przede wszystkim galaktyka niejako połykana, czy też, ubierając to w dramatyczniejsze słowa, rozrywana przez kosmicznego kanibala. Taką etykietkę przyczepia się Drodze Mlecznej, wokół której krąży wiele pozostałości galaktyk satelickich, których strukturę zniszczyło właśnie oddziaływanie grawitacyjne naszej galaktyki.

Zderzenia to długotrwały proces. Z udziałem dwóch, ale czasem i większej liczby obiektów

W zderzeniach galaktyk udział zwykle biorą w danym momencie dwa obiekty, ale są także takie wyjątki, gdzie w proces zaangażowana jest ich większa liczba.

Obiekt IC 2431, który jest prawdopodobnie wynikiem zderzenia się trzech galaktyk w odległości 681 milionów lat świetlnych (fot: Hubble)

Wizualne efekty zderzeń galaktyk mogą być niesamowite, szczególnie że są efektem walki jaką toczy grawitacja jednego i drugiego obiektu. To zdarzenia, które trwają miliony lat i dłużej, więc dla człowieka przebieg tych procesów uchwycony jest na zdjęciach niczym stopklatka. W praktyce transformacja takiego układu wciąż trwa, a my akurat widzimy być może najciekawszy jego etap.

Choć zdjęcie tego nie sugeruje, widać na nim zderzenie dwóch galaktyk aktywnych (AGN) o bardzo różnych rozmiarach. Duży obiekt NGC 169 jest podobny rozmiarem do Drogi Mlecznej, mniejszy IC 1559 ma rozmiar jedynie 25 tysięcy lat świetlnych (fot: Hubble)

Obiekt Arp 143, a w nim najbardziej oryginalna galaktyka o kształcie trójkąta

Przykład jednego z najbardziej oryginalnych kształtów galaktyki, która jest na etapie takiej deformacji, uchwycił niezawodny teleskop Hubble. To dwie galaktyki oznaczone numerami NGC 2444 i NGC 2445, razem określane jako obiekt Arp 143. Układ odległy jest o 185 milionów lat świetlnych. Po lewej mamy NGC 2444, która jest klasyfikowana jako soczewkowata. Po prawej widać to co pozostało z galaktyki NGC 2445, która wcześniej miała prawdopodobnie kształt spiralny.

Zderzające się galaktyki. Po lewej NGC 2444, a po prawej NGC 2445 o kształcie trójkąta. Obserwowany kształt to także konsekwencja perspektywy i tego, że zdjęcia nie pokazują trzech wymiarów (fot: Hubble)

Część rozproszonej materii z NGC 2445 uformowała bardzo oryginalną figurę, która przypomina trójkąt. Jest to jednocześnie obszar bardzo aktywnego formowania się gwiazd, stąd jego kolor i widoczne czerwonawe plamki, w których gwiazdy tworzone są szczególnie aktywnie (my oczywiście widzimy obraz z przeszłości). Część obiektów wyciąganych z tej galaktyki kieruje się w stronę NGC 2444 tworząc tak zwane pomosty materii. Są one znacznie słabiej widoczne. 

By wyjaśnić obecny kształt galaktyki NGC 2445, astronomowie wykorzystali symulacje komputerowe. Wynika z nich, że NGC 2444 niejako przenikła przez NGC 2445. Zazwyczaj taki proces prowadzi do powstania pierścienia gwiazdotwórczego, ale w przypadku NGC 2445 mogły zadziałać jeszcze inne czynniki lub niewidoczna wprost materia tworząca NGC 2444. Dlatego zamiast kółka, tak jak w galaktyce Koło Wozu, mamy wspomniany trójkąt.

Galaktyka Koło Wozu (Cartwheel Galaxy, widoczna po lewej). Dwie galaktyki obok to rzeczywiste obiekty, nie jest to obraz sprzed zderzenia, co podpowiada zapewne wyobraźnia (fot: Hubble)

Galaktyka o kształcie Trójkąta to nie to samo co Galaktyka Trójkąta

Galaktyka NGC 2445 być może kiedyś otrzyma oryginalną nazwę, ale Galaktyka Trójkąta jest już zarezerwowana. To wbrew nazwie piękna galaktyka spiralna, która po prostu znajduje się w gwiazdozbiorze Trójkąta. W odległości 2,7 miliona lat świetlnych jest najodleglejszym obiektem w kosmosie, który człowiek może zobaczyć nieuzbrojonym okiem.

Galaktyka Trójkąta (fot: Hubble)

Galaktyka Trójkąta, zwana też M 33, jest też trzecią pod względem wielkości masy i rozmiaru w tak zwanej Grupie Lokalnej Galaktyk. Po Galaktyce Andromedy i Drodze Mlecznej. Ma średnicę około dwa razy mniejszą niż nasza, a liczba jej gwiazd szacowana jest na około 40 miliardów.

Źródło: Hubble, inf. własna