גלקסיות ספירליות: מאפיינים וסוגים - ארטה - 2025

גלקסיה ספירלית היא מקבץ מונומנטלי של כוכבים בצורת דיסק עם זרוע הספירליות, דומים בצורת שבשבת. צורת הזרועות משתנה מאוד, אך באופן כללי מרכז מעובה מובחן בבירור מוקף בדיסק ממנו נובטים הספירלות.

כמעט 60% מהגלקסיות המוכרות כיום הן ספירלות עם המבנים האופייניים הבאים: בליטה מרכזית או בליטה גלקטית, דיסק, זרועות ספירלה והילה.

איור 1. איור 1. גלקסיית גלגל השיניים שבקבוצת הכוכבים אורסה מז'ור הממוקמת 21 מיליון שנות אור מכדור הארץ. מקור: Wikimedia Commons. ESA / האבל.

מדובר בגלקסיות בעלות יופי יוצא דופן שיכולות להיות ממוקמות בקבוצות קבוצות כמו ארידנו. כולם מקודדים בזכות עבודתו של האסטרונום אדווין האבל (1889-1953).

מאפיינים

לשני שליש מגלקסיות הספירלה יש סרגל מרכזי המהווה תת-סוג המכונה גלקסיות ספירלה מסורגות, כדי להבדיל אותן מגלקסיות ספירלה פשוטות. יש להם רק שתי ספירלות שיוצאות מהבר ומתפתלות באותו כיוון. שביל החלב שלנו הוא דוגמא לגלקסיה ספירלית מסוררת, אם כי איננו יכולים לצפות בה ממקומנו.

הבליטה המרכזית בצבע אדמדם, בגלל נוכחותם של כוכבים ישנים. יש מעט מאוד גרעין בגרעין עצמו ובדרך כלל נמצא חור שחור במרכז.

הדיסק מצידו כחלחל ועשיר בגז ואבק, עם נוכחות של כוכבים צעירים וחמים יותר המסתובבים בשבילים מעגלים כמעט סביב הגרעין הגלקטי, אך לאט יותר מאלו של הגרעין.

באשר לספירלות, הם מגיעים במגוון גדול, החל מאלה שמתעטפים בחוזקה סביב הבליטה המרכזית או הזרועות המסודרות עליה בצורה פתוחה יותר. הם בולטים בזכות המספר הגדול של כוכבים חמים, כחולים וצעירים שהם מכילים.

ישנן מספר תיאוריות לגבי הסיבה שהן נוצרות, עליהן נדבר בהמשך.

לבסוף, יש הילה כדורית המקיפה את כל הדיסק, דלה בגז ואבק, בו הכוכבים העתיקים מקובצים לאשכולות כוכבים כדוריים, קבוצות ענק עם אלפים ואפילו מיליוני כוכבים הנעים במהירות גבוהה.

סוגי גלקסיות ספירלה

כדי לסווג גלקסיות על פי המורפולוגיה שלהן (המראה כפי שנראה מכדור הארץ) נעשה שימוש במזלג הכוונון שיצר אדווין האבל בשנת 1936. סיווג זה שונה לאחר מכן על ידי אסטרונומים אחרים על ידי הוספת תת-סוגים ומספרים לציון המקורי.

האבל קידד את הגלקסיות באופן אותיות: E לגלקסיות אליפטיות, SO לגלקסיות בצורת עדשה, ו- S לספירלות.

בהמשך התווספו שתי קטגוריות נוספות וכוללות גלקסיות וגלקסיות ספירליות מסורגות על-ידי SB, שצורתם אינה עולה על פי תבנית ואינה סדירה: Irr. כ- 90% מכלל הגלקסיות שנצפו הן אליפטיות או ספירליות. רק 10% הם בקטגוריית Irr.

איור 2. תרשים מזלג לכוונון גלקסיות. מקור: Wikimedia Commons. המעלה המקורי היה Cosmo0 בוויקיפדיה האנגלית. (טקסט מקורי: לא ניתן).

האבל האמין כי גלקסיות החלו את חייהן כמבנים כדוריים מסוג E0 ואז פיתחו זרועות והפכו לגלקסיות ספיראליות שבסופו של דבר יהיו לא סדירות.

עם זאת הוכח כי לא כך הדבר. לגלקסיות אליפטיות יש תנועה סיבובית איטית בהרבה שלא תגרום להן להתשטף ולייצר ספירלות.

על זרועות מזלג כוונון האבל יש גלקסיות הספירלה: S לספירלות רגילות ו- SB לספירלות מסורגות. אותיות קטנות מעידות על תת-סוגים: "א" מציין כי הסלילים סגורים היטב סביב הגרעין, ואילו "c" משמש כאשר הם משוחררים יותר. כמו כן, חלק הגז עולה בהתאם.

שביל החלב הוא מסוג SBb, כאשר השמש נמצאת באחת מזרועות הספירלה: זרועו של אוריון, הנקראת כך מכיוון שגם הכוכבים של קבוצת הכוכבים הזו נמצאים בה, אחד מהבולטים שנראו מכדור הארץ.

תיאוריות על מקורן של ספירלות

מקורם של הזרועות הספירליות אינו ידוע עדיין בוודאות, אולם ישנן מספר תיאוריות המנסות להסביר אותן. ראשית, אסטרונומים הבחינו במהרה כי מבנים שונים בגלקסיה ספירלית מסתובבים במהירויות שונות. זה מכונה סיבוב דיפרנציאלי ומאפיין סוגים אלה של גלקסיות.

פנים הדיסק של גלקסיות ספירלה מסתובב הרבה יותר מהר מאשר החיצוני, ואילו ההילה אינה מסתובבת. מסיבה זו, בהתחלה האמינו שזו הסיבה להופעת הספירלות ולא רק זו, היא גם העדות לקיומו של חומר אפל.

עם זאת, אם זה המקרה, הספירלות יהיו קצרות מועד (במונחים אסטרונומיים כמובן) מכיוון שהן בסופו של דבר יתעטפו סביב עצמן ונעלמות.

גלי צפיפות והתפשטות עצמית של כוכבים

תיאוריה מקובלת יותר כדי להסביר את קיומן של ספירלות היא זה של גלי צפיפות. תיאוריה זו, שנוצרה על ידי האסטרונום השוודי ברטיל לינדבלד (1895-1965), מניחה כי החומר חווה וריאציות בריכוזו, שכמו צליל יכולות להתפשט בסביבה הגלקטית.

בדרך זו נוצרים אזורים עם יותר ריכוז, כמו ספירלות, ואחרים עם פחות, שיהיו הרווחים ביניהם. אך לאזורים אלה יש משך זמן מוגבל, כך שהזרועות יכולות לנוע למרות שצורתם נמשכת לאורך זמן.

זה מסביר מדוע ספירלות הן אזורים פעילים מאוד מבחינת ייצור מהממים. שם הגז והאבק מרוכזים יותר, ולכן כוח הכבידה מתערב כך שהחומר יתכנס יחד ויוצרים פרוטוסטרים, שיולידו כוכבים צעירים ומאסיביים.

התיאוריה הנוספת שמבקשת להסביר ספירלות היא זו של התפשטות עצמית. הכוכבים הכחולים המסיביים בזרועות הספירלה ידועים כקצרים קצרים יחסית לכוכבים קרירים ואדומים יותר בליבה.

הראשונים בדרך כלל מסיימים את חייהם בפיצוצי סופרנובה ענקיים, אך ניתן למחזר את החומר לכוכבים חדשים באותו מקום כמו הקודמים: זרועות הספירלה.

זה יסביר את התמדה של הזרועות, אך לא את מקורן. מסיבה זו האסטרונומים מאמינים כי הם נובעים משילוב של גורמים: אותו סיבוב דיפרנציאלי, קיומם של גלי צפיפות, התפשטות עצמית של כוכבים והאינטראקציות שסבלו עם גלקסיות אחרות.

כל הנסיבות הללו יחד מולידות סוגים שונים של זרועות ספיראליות: דק ותוחם בבירור או עבה ומוגדר גרוע.

הבדלים עם גלקסיות אליפטיות

ההבדל הבולט ביותר הוא שהכוכבים בגלקסיות אליפטיות מופצים באופן שווה יותר מאשר בספירלות. באלה הם מופיעים מרוכזים בדיסק האדמדם ומפוזרים בזרועות הספירלה, בצבע כחלחל, ואילו ההתפלגות בגלקסיות אליפטיות היא סגלגלה.

מאפיין ייחודי נוסף הוא הימצאותם או היעדרם של גז ואבק בין-כוכבי. בגלקסיות אליפטיות, רוב העניין הפך לכוכבים מזמן, כך שיש להם מעט גז ואבק.

מצדם, לגלקסיות הספירליות יש אזורים שבהם שפע של גז ואבק, המולידים כוכבים חדשים.

ההבדל הבולט הבא הוא סוג הכוכבים. אסטרונומים מבדילים שתי אוכלוסיות כוכבים: אוכלוסייה I צעירה ואוכלוסייה II, כוכבים מבוגרים. גלקסיות אליפטיות מכילות כוכבי אוכלוסייה II וכמה יסודות כבדים יותר מהליום.

לעומת זאת, גלקסיות ספירליות מכילות אוכלוסיות I ו- II. בדיסק ובזרועות האוכלוסייה שאני שולטת בה, צעירה יותר ומתכות גבוהה. המשמעות היא שהם מכילים אלמנטים כבדים, שרידים של כוכבים שכבר נעלמו ואילו בהילה נמצאים הכוכבים העתיקים ביותר.

זו הסיבה שכוכבים ממשיכים להיווצר בגלקסיות ספיראליות, ואילו בגלקסיות אליפטיות הן אינן מצליחות. וזה שגלקסיות אליפטיות הן ככל הנראה תוצאה של התנגשויות בין גלקסיות ספיראליות ולא סדירות, שבמהלכן רוב האבק הקוסמי נעלם ואיתו אפשרות ליצור כוכבים חדשים.

התנגשויות אלה בין גלקסיות הינן אירועים תכופים, למעשה מאמינים כי שביל החלב מתנגש עם גלקסיות לוויין קטנות: גלקסיית הגמדים האליפטית של קשת SagDEG וגלקסיית הגמדים הגמדים של Canis Major.

טבלת השוואה

הבדלים בין גלקסיות אליפטיות וספירליות. מקור: פאני זפטה.

דוגמאות לגלקסיות ספירליות

גלקסיות ספירליות שופעות ביקום. הם נראים מכדור הארץ, הם אובייקטים של יופי יוצא דופן בשל צורותיהם השונות. לדוגמה, בקבוצת הכוכבים ארידנו ישנם חמש גלקסיות ספירליות מסוגים שונים, כולל שלוש מסורגות. אחד מהם הוא NGC 1300, המוצג להלן.

איור 3. איור 3. גלקסיית הספירלה המסורגת NGC 1300 בארדיאנו. קווין גיל מלוס אנג'לס, קליפורניה, ארצות הברית

שביל החלב

זוהי הגלקסיה המאכלסת את מערכת השמש באחת מזרועותיה הספירליות. הוא מכיל בין 100 ל -400 מיליארד כוכבים בגודל משוער של בין 150 - 200 אלף שנות אור. זהו חלק מהקבוצה שנקראת קבוצת הגלקסיות המקומית, יחד עם אנדרומדה וכ -50 גלקסיות אחרות, כמעט כל הגמדים.

אנדרומדה

ידוע גם בשם M31, הוא ממוקם בקבוצת הכוכבים אנדרומדה, קרוב לזו של קסיופיאה עם צורת ה W המוכרת שלה, ניתן לראות אותה בעין בלתי מזוינת או במשקפת טובה בלילות בהירים ונטולי ירח.

למרות שכבר הופיע ברשומותיהם של אסטרונומים ערביים קדומים, לא היה ידוע שמדובר בגלקסיה עד תחילת המאה העשרים, בזכות תצפיותיו של אדווין האבל.

איור 4. גלקסיית אנדרומדה. מקור: Pixabay.

הוא נמצא במרחק של כ -2.5 מיליון שנות אור והוא בערך בגודל של שביל החלב, אם כי הוא האמין שהוא מעט מסיבי יותר. עם זאת, הערכות אחרונות מצביעות על כך שמסתו דומה לזו של הגלקסיה שלנו.

אנדרומדה מתקרבת אלינו במהירות רבה, כך שצפוי שבעוד 4.5 מיליארד שנים היא תתנגש עם שביל החלב, ותביא לגלקסיה אליפטית ענקית.

גלקסיית ג'קוזי

הוא מופיע בקטלוג מסייר כאובייקט M51 והתגלה על ידי צ'ארלס מסייר עצמו בשנת 1773. הוא נמצא בקונסטלציה Canes Venatici בשמיים הבוריאליסטיים, ליד בוטות וליאו, משם ניתן לראות באמצעות משקפת.

לאובייקט אסטרונומי מלכותי זה יש צורה אופיינית של גלקסיה ספירלית ונמצא במרחק משוער של בין 16 ל 27 מיליון שנות אור. יש לה גלקסיה נלווית הנראית בבירור בתמונות טלסקופ: הגלקסיה NGC 5195.

איור 5. גלקסיית מערבולת וגלקסיית הלוויין שלה. מקור: Wikimedia Commons. NASA, ESA, S. Beckwith (STScI) וצוות מורשת האבל STScI / AURA)

הפניות

1. קרול, ב. מבוא לאסטרופיזיקה מודרנית. 2. מַהֲדוּרָה. פירסון.
2. Heras, A. מבוא אסטרונומיה ואסטרופיסיקה. התאושש מ: antonioheras.com.
3. אוסטר, ל. 1984. אסטרונומיה מודרנית. הערכה Reverté.
4. ויקיפדיה. היווצרות והתפתחות גלקסיות. התאושש מ: es.wikipedia.org.
5. ויקיפדיה. גלקסיות ספירליות. התאושש מ: en.wikipedia.org.