Co to jest galaktyka???
Galaktyka stanowi zbiorowisko gwiazd oraz materii gazowo-pyłowej utrzymywane siłami grawitacji. Najmniejsze galaktyki mają średnicę kilkuset lat świetlnych i zawierają około 100 000 gwiazd; największe - o średnicy do 3 milionów lat świetlnych - zawierają powyżej biliona gwiazd. Galaktyki klasyfikowane są na podstawie kształtu według systemu wprowadzonego przez amerykańskiego astronoma, Edwina Hubble'a (1889-1953). Na temat ewolucji galaktyk wciąż wiemy niewiele, poza faktem, iż powstały one wiele miliardów lat temu jako olbrzymie, rotujące obłoki gazowo-pyłowe.
Galaktyki nieregularne.
Galaktyki nieregularne nie wykazują regularnego kształtu lub struktury. Zazwyczaj mają masę mniejszą od innych galaktyk i zawierają głównie młode gwiazdy o dużej jasności. Chociaż występują w nich świecące obłoki gazowe, w których powstają gwiazdy, większość gazu i pyłu nie uległo dotąd kondensacji w gwiazdy. Galaktyki nieregularne stanowią zaledwie 5 procent wśród 1000 najjaśniejszych galaktyk, tym niemniej około jednej czwartej znanych galaktyk należy do tego typu.
Galaktyki spiralne.
Galaktyki spiralne posiadają ramiona układające się spiralnie wokół centralnego wybrzuszenia. Tworzą one dysk obracający się wraz z jądrem. Najmłodsze gwiazdy występują w niezbyt gęsto upakowanych ramionach; nieco starsze zgrupowane są w gęstym jądrze, podczas gdy najstarsze tworzą rzadką sferyczną otoczkę (halo) wokół dysku. Ramiona zawierają także duże ilości materii gazowo-pyłowej, która nie uległa jeszcze przekształceniu w gwiazdy.
Galaktyki spiralne z poprzeczką.
W galaktykach spiralnych z poprzeczką centralne wybrzuszenie jest podłużne i ma kształt belki, z której końców wychodzą ramiona spiralne. Niektórzy uczeni sądzą, że tak właśnie wygląda nasza Galaktyka. Kształty galaktyk spiralnych, z poprzeczką i bez, są rozmaite; w jednych pokaźne wybrzuszenia otoczone są przez ciasno nawinięte ramiona, w innych niewielkie wybrzuszenia zakończone są luźnymi ramionami. W przeszłości galaktyki spiralne z poprzeczką klasyfikowano jako odrębny typ. Obecnie astronomowie skłonni są uważać je za podgrupę galaktyk spiralnych.
Galaktyki eliptyczne.
Kształt galaktyk eliptycznych waha się od elipsoidalnego (przypominającego piłkę do rugby) do sferycznego. W odróżnieniu od innych galaktyk, w których obserwujemy pył odbijający błękitne światło gorących, młodych gwiazd, galaktyki eliptyczne mają barwę żółtawą, ponieważ proces powstawania gwiazd uległ w nich zakończeniu i prawie cały blask pochodzi od starych, czerwonych olbrzymów. Ze znanych dotychczas galaktyk zarówno te o najmniejszej, jak i o największej masie, są galaktykami eliptycznymi.
Oznaczanie obiektów niegwiazdowych.
Niektóre z obiektów nie będących gwiazdami, jak galaktyki i mgławice, mają nazwy własne, lecz większość posiada jedynie oznaczenia liczbowe. W 1774 roku francuski astronom Charles Messier (1730-1817) opublikował katalog 45 takich obiektów, uzupełniając go przez następne 10 lat. Każdy obiekt w jego katalogu oznaczony jest literą M (od "Messier") i numerem. Tysiące innych obiektów znanych jest pod numerami NGC (skrót od New General Catalogue - Nowy katalog powszechny), przypisanymi im przez duńskiego astronoma Johanna Ludwiga Emila Dreyera (1852-1926). Ocenia się, że Wszechświat zawiera 100 miliardów galaktyk. Pomiędzy galaktykami, nawet należącymi do stosunkowo gęstych gromad, występują olbrzymie obszary pustej przestrzeni. Wielki Obłok Magellana na przykład znajduje się w odległości aż 170 000 lat świetlnych od Drogi Mlecznej, pomimo iż jest to nasz najbliższy sąsiad w Układzie Lokalnym.
Galaktyki aktywne.
Rożne galaktyki emitują różne ilości promieniowania elektromagnetycznego, które oprócz światła widzialnego może przybierać postać promieni rentgenowskich lub fal radiowych. Galaktyki aktywne emitują tak dużo energii, że jej źródła nie można upatrywać tylko w gwiazdach. Podejrzenie pada na zwarte obiekty o ogromnej masie, znajdujące się w jądrach galaktyk. Uczeni sądzą, że tkwią tam czarne dziury - jedyne obiekty, zdolne wyzwolić takie ilości energii. Być może w galaktykach o względnie niskim poziomie emisji energii, jak nasza Galaktyka, owa czarna dziura w jądrze jest mała.
Supermasywne czarne dziury.
Uważa się, że źródłem energii kwazarów i innych galaktyk aktywnych są czarne dziury nazywane supermasywnymi, gdyż ich masa dochodzi do stu miliardów mas Słońca, co odpowiada masie całej galaktyki. Oddziaływanie grawitacyjne tak ogromnej masy powoduje wciąganie pobliskiego gazu i gwiazd do wnętrza czarnej dziury. Materia ta, spadając po torze spiralnym, emituje olbrzymie ilości promieniowania elektromagnetycznego.
Kwazary.
Kwazary, czyli obiekty gwiazdopodobne, to według naukowców aktywne jądra dalekich galaktyk. Te najjaśniejsze, najszybsze i najdalsze obiekty Wszechświata dla obserwatora ziemskiego stanowią punktowe źródła światła, tak jak gwiazdy. W miarę rozszerzania się Wszechświata, kwazary leżące na jego krańcach oddalają się z ogromną prędkością od Ziemi. Najdalsze odkryte kwazary znajdują się w odległości 12 miliardów lat świetlnych, na granicy części Wszechświata dostępnej naszym obserwacjom. Ponieważ światło biegło do Ziemi tak długo, astronomowie mogą obserwować Wszechświat we wczesnych stadiach ewolucji. Kwazary są bardzo zwartymi obiektami o dużej jasności, o średnicy mierzonej w dniach lub tygodniach świetlnych - niezmiernie małej w porównaniu ze średnicą naszej Galaktyki, liczącą 100 000 lat świetlnych.
Radiogalaktyki.
Wysyłane przez radiogalaktyki promieniowanie radiowe jest wielokrotnie silniejsze niż w przypadku zwykłych galaktyk. Emitują je dwie olbrzymie chmury cząstek, poruszające się w przeciwnych kierunkach od widzialnej galaktyki. Chmury te tworzone są przez strugi gazowe, wypływające z dużą prędkością (sięgającą jednej piątej prędkości światła) z centrum galaktyki. Naukowcy sądzą, że źródłem tak wielkiej energii są dyski akrecyjne wokół czarnych dziur, rotujących w jądrach galaktyk. Mniej więcej jedna galaktyka na milion jest radiogalaktyką.
Zderzenie galaktyk.
Na ogół odległości między sąsiednimi galaktykami wynoszą setki tysięcy lat świetlnych. Czasem jednak niektóre galaktyki zbliżają się do siebie na tyle, iż wzajemne oddziaływanie grawitacyjne doprowadza do przepływu materii między nimi. Powstaje wtedy tak zwany pomost przypływowy. Przy jeszcze większym zbliżeniu galaktyki mogą przenikać przez siebie lub zlewać się ze sobą, ulegając przy tym znacznemu odkształceniu.
Gromady galaktyk.
Większość galaktyk należy do gromad, czyli grup galaktyk powiązanych siłami oddziaływania grawitacyjnego. Nasza Galaktyka wchodzi w skład niewielkiej gromady o nieregularnych kształtach, zwanej Układem Lokalnym. Gromady nieregularne liczą od kilku do kilku tysięcy galaktyk różnych typów, natomiast gromady regularne, o mniej więcej kulistym kształcie, skupiają co najmniej 1000 gęsto upakowanych galaktyk, w większości eliptycznych. Nawet przy tak gęstym upakowaniu galaktyki odległe są o setki tysięcy lat świetlnych. Sąsiednie gromady tworzą większe struktury, zwane supergromadami.
Układ lokalny.
Droga Mleczna wchodzi w skład małej gromady, liczącej około 30 galaktyk, zwanej Układem Lokalnym. Nie występuje w niej element centralny. Największe pod względem rozmiarów i masy galaktyki - nasza Galaktyka i M31 w Andromedzie - stanowią ośrodki dwóch podgrup. Nieco mniejsze są: galaktyka spiralna M33 i Wielki Obłok Magellana. Do Układu Lokalnego należą też małe galaktyki nieregularne i eliptyczne o niskiej jasności. Niewykluczone, że zawiera on też galaktyki zbyt słabe, by można je było zaobserwować. Znajdująca się w odległości 2,2 miliona lat świetlnych od Ziemi galaktyka M 31 w gwiazdozbiorze Andromedy stanowi najdalszy obiekt, jaki można dostrzec nieuzbrojonym okiem. Natomiast najbliższymi nam galaktykami są Wielki i Mały Obłok Magellana, leżące odpowiednio w odległości 170 000 i 190 000 lat świetlnych.
Supergromady.
Supergromady, grupujące gromady galaktyk, należą do największych struktur we Wszechświecie. Typowa supergromada zawiera około 10 gęstych gromad ułożonych w kształt wijącego się pasma czy też włókna o długości dochodzącej do 100 milionów lat świetlnych. Między takimi włóknami występują olbrzymie puste przestrzenie. Nasza gromada, Układ Lokalny, wchodzi w skład Supergromady Lokalnej, liczącej kilkaset gromad. Astronomowie rozpoznali strukturę, złożoną się z olbrzymich supergromad o wydłużonym kształcie oraz rozrzuconych pojedynczych gromad, i nazwali ją Wielkim Murem. Zajmuje ona obszar przestrzeni o wymiarach około 260 milionów na 730 milionów na 30 milionów lat świetlnych. Uważa się, iż we Wszechświecie istnieje wiele takich struktur, poprzedzielanych obszarami pustej przestrzeni rzędu 400 milionów lat świetlnych. Olbrzymie galaktyki eliptyczne, posiadające największą masę spośród wszystkich znanych galaktyk, znajdują się w centrach gęstych gromad. Z obserwacji wynika, że pochłaniają one inne duże galaktyki, należące do danej gromady, w procesie nazywanym "galaktycznym kanibalizmem". Centralna galaktyka-kanibal może zawierać więcej niż jedno jądro.
Droga Mleczna.
Droga mleczna jest galaktyką spiralną, liczącą ok. 500 miliardów gwiazd. Powstała z olbrzymiej chmury gazowo-pyłowej ok. 10 miliardów lat temu. W jej centrum znajduje się gęste, sferyczne jądro złożone z gwiazd, które być może zawiera też czarną dziurę. Wokół jądra rozciąga się dysk ukształtowany w ramiona spiralne, zawierający młode, gorące gwiazdy. Jądro i dysk otacza rzadkie halo z bardzo starych gwiazd.Nasza Galaktyka ma jądro o średnicy ok. 10 tys. lat świetlnych, dysk o średnicy ok. 100 tys. i grubości 1000 lat świetlnych, oraz halo o średnicy ok. 50 tys. lat świetlnych. Układ Słoneczny (wraz z Chmurą Öpika-Oorta) o średnicy zaledwie 3 lat świetlnych wydaje się względnie niewielki. Słońce krąży wokół centrum Galaktyki z prędkością ok. 220 km/s. Jedno okrążenie trwa ok. 250 mln lat; dotychczas zatem Słońce dokonało od 15 do 20 obiegów.