Warto przeczytać

Galaktyki można było obserwować już w starożytności, ponieważ niektóre z nich widoczne są na niebie jako niewielkie chmurki lub obłoczki. Przykładem są najbliższe Ziemi galaktyki karłowate – Wielki i Mały Obłok Magellana – które obserwować można gołym okiem na półkuli południowej. W Europie o tych galaktykach dowiedziano się dopiero dzięki Magellanowi, który wrócił ze swojej dalekiej podróży. Wtedy jeszcze nie było wiadomo, co to jest. Do czasów rozwoju technologii i wybudowania pierwszego teleskopu (rok 1610) nie można było badać tych ciekawych obiektów.

R1VANm1WDGQYD

Rys. 1. Na ciemnym tle widać wielką liczbę jasnych małych obiektów. Niektóre z nich są punktami, inne mają kształt maleńkich kółek albo owali mniej lub bardziej wydłużonych. Widocznych jest kilka galaktyk o wyraźnych spiralnych ramionach otaczających środek galaktyki.

Musiało minąć sporo czasu, zanim zauważono, że to, co jest widoczne jako rozmyta „chmurka”, jest strukturą bardzo złożoną składającą się z miliardów gwiazd. Równocześnie obserwacje i badania doprowadziły do odkrycia bardzo wielkich odległości do galaktyk. Najbliższa duża galaktyka spiralna - Galaktyka Andromedy - znajduje się około 2,5 miliona lat świetlnychrok świetlnylat świetlnych od Ziemi. Oznacza to, że światło z tej galaktyki potrzebuje 2,5 miliona lat, aby do nas dotrzeć, czyli widzimy tą galaktykę taką, jaka była 2,5 miliona lat temu.

Z kolejnymi odkryciami nowych galaktyk dzięki coraz to lepszym teleskopom wiązał się ich podział. Pierwszy sposób segregowania galaktyk stworzył Edwin Hubble w pierwszej połowie XX wieku. Klasyfikacja Hubble'a opierała się na widocznym kształcie obiektu. Typy określone na diagramie Hubble’a nazywamy typami morfologicznymi. Sekwencja ta jest używana do dziś, często w wersji rozbudowanej o typy przejściowe czyli takie, które wykazują cechy dwóch różnych typów z podziału standardowego.

Podstawowy podział morfologiczny galaktyk to:

1. spiralne (S – spiral):
   a. z poprzeczką (SB – spiral barred),
   b. bez poprzeczki (S lub SA),

2. eliptyczne (E – elliptical),

3. soczewkowate (S0).

Galaktyki eliptyczne i spiralne zostały dodatkowo podzielone ze względu na ich kształt i elementy składowe.

Eliptyczne dzielą się w zależności od spłaszczenia na 8 grup oznakowanych cyframi od 0 do 7, gdzie E0 –oznacza najbardziej kulistą, E7 - najbardziej spłaszczoną. Następnie typ przejściowy S0 – soczewkowata, to galaktyki zachowujące eliptyczny kształt, ale z uwidocznionym niewielkim dyskiem. Natomiast galaktyki spiralne podzielono pod względem intensywności skręcenia ramion i wielkości jądra galaktyki. Hubble twierdził, że im większe jest zgrubienie centralne galaktyki, tym ramiona są bardziej skręcone. Wszystkie pozostałe galaktyki, które nie wpisują się w żaden powyższy typ, zostają przypisane do grupy nieregularnej – Irr (irregular).

Postęp technologiczny końca XX i początku XXI wieku przyniósł wiele odkryć nowych galaktyk. W zależności od kąta, pod jakim mamy możliwość je obserwować, jesteśmy w stanie w prosty sposób ocenić typ morfologiczny galaktyki (galaktyka skierowana jest prostopadle do osi obserwacji) lub bardzo trudno ocenić jej typ (galaktyka skierowana jest równolegle, bokiem do obserwatora).

R16DNqJFFrw7w

Rys. 2. Ilustracja składa się z prawdziwych zdjęć galaktyk, które pokazują różne typy galaktyk. Z lewej strony widoczne są dwie galaktyki podpisane jako eliptyczne. Pierwsza galaktyka eliptyczna ma kształt zbliżony do kulistego i podpisana jest literą wielkie E dwa. Druga galaktyka eliptyczna jest wydłużona i podpisana jest literą wielkie E siedem. Na prawo od zdjęć galaktyk eliptycznych narysowano dużą, pionową klamrę, która obejmuje trzy rzędy zdjęć galaktyk leżących po prawej stronie ilustracji. W górnym rzędzie znajdują się trzy galaktyki spiralne bez poprzeczki. Galaktyki spiralne mają w środku jasne kuliste jądro, które otacza dysk złożony z nawiniętych na jądro spiralnych ramion. Pierwsza galaktyka ma ramiona ciasno ułożone wokół stosunkowo dużego jądra i podpisana jest literami wielkie S małe a. W drugiej galaktyce podpisanej literami wielkie S małe b ramiona są luźniej ułożone i zajmują większą przestrzeń wokół jądra. Największy w stosunku do jądra jest obszar zajmowany przez ramiona trzeciej galaktyki, która podpisana jest literami wielkie S małe c. W środkowym rzędzie znajduje się jedna galaktyka soczewkowata podpisana literą wielkie S zero. Ta galaktyka ma kształt eliptyczny, ale otacza ją niewielki dysk. W dolnym rzędzie znajdują się trzy galaktyki spiralne z poprzeczką. Te galaktyki również mają spiralne ramiona otaczające jądro, ale z kulistego jądra wychodzą w dwie przeciwległe strony symetryczne elementy zwane poprzeczką. Pierwsza galaktyka ma ramiona ciasno ułożone wokół stosunkowo dużego jądra i podpisana jest literami wielkie S wielkie B małe a. W drugiej galaktyce podpisanej literami wielkie S wielkie B małe b ramiona są luźniej ułożone i zajmują większą przestrzeń wokół jądra. Największy w stosunku do jądra jest obszar zajmowany przez ramiona trzeciej galaktyki, która podpisana jest literami wielkie S wielkie B małe c.

Kolejne badania pod koniec XX wieku i na początku XIX wieku udokumentowały typy galaktyk, w których bierze się pod uwagę inny czynnik klasyfikujący. Każda galaktyka może mieć spokojne lub aktywne jądro galaktyczne. Galaktyki spokojne to takie, w których nie dostrzegamy żadnego silnego promieniowania w jądrze. Głównym źródłem promieniowania w takich galaktykach są gwiazdy.

RGx7kfKb94Xck

Rys. 3. W lewym górnym rogu zdjęcia na ciemnym tle widoczna jest jasno świecąca mała plamka. Od niej odchodzi długa, jasna, niebieskawa smuga skierowana ukośnie w prawo i dół i sięgająca prawie do prawej krawędzi zdjęcia.

Galaktyki aktywne (AGN - Active Galactic Nuclei) to galaktyki, które mają bardzo aktywne jądra. Każda galaktyka, która ma aktywne jądro jest źródłem promieniowania, które pochodzi z jej jądra, a nie z gwiazd i pyłu. Podział galaktyk aktywnych jest bardzo trudny, ponieważ rodzaj aktywności jądra zależy od kierunku, z którego je obserwujemy. Najnowsze modele zakładają, że wszystkie galaktyki aktywne są podobnymi galaktykami, ale ze względu na stronę, z której obserwujemy daną galaktykę, inaczej interpretujemy dane. Cechą wspólną galaktyk typu AGN jest bardzo silne wyświecanie promieniowania w paśmie radiowym z centrum galaktyki w porównaniu z galaktykami spokojnymi. Wyróżnia się kilka głównych typów galaktyk aktywnych:

- blazary,

- galaktyki Seyferta,

- kwazary (QSOs).

Ekstremalnie jasne, bardzo odległe galaktyki aktywne, które przypominają gwiazdy i świecące silnie promieniowaniem radiowym to kwazary. Nazwa pochodzi z angielskiego quasi‑stellar objects, czyli obiekt gwiazdopodobny. Bardzo silne promieniowanie powstaje wskutek opadania materii z dysku na masywną czarną dziurę, która jest w środku galaktyki. Materia dysku zwiększa swoją temperaturę wskutek tarcia i szybkiego opadania na jądro galaktyki, przez co silnie promieniuje. Część kwazarów charakteryzuje się silnie promieniującymi dżetamidżetdżetami (od angielskiego jet), czyli strugami promieniowania. Zazwyczaj jest to promieniowanie radiowe, ale czasami również optyczne lub rentgenowskie. Obecnie znamy ponad milion kwazarów. Ponieważ jasność jądra oraz duża odległość utrudniają obserwacje, nie wiadomo, jaki typ morfologiczny mają te galaktyki aktywne.

RZwjQmpdvidJo

Rys. 4. W centrum zdjęcia znajduje się galaktyka spiralna z poprzeczką o wydłużonym jądrze i ciasno nawiniętymi na jądro spiralnymi ramionami. W prawym górnym rogu zdjęcia widoczna jest jasno świecąca plamka znacznie mniejsza od jądra galaktyki.

Kolejną bardzo liczną grupą galaktyk aktywnych są galaktyki Seyferta. Są bardzo podobne do kwazarów, ponieważ posiadają bardzo silnie promieniujące jądro. Galaktyki te znajdują się w bardzo dużej odległości od obserwatora. Jednak w odróżnieniu od kwazarów, astronomowie potrafią dostrzec rozciągłość galaktyki, czyli materię znajdującą się wokół aktywnego jądra. Galaktyki Seyferta wyglądają w świetle widzialnym jak zwykłe galaktyki spiralne lub nieregularne. Dopiero analiza jasności w różnej długości fal elektromagnetycznych uwidacznia aktywne jądro. Przykładem takiej galaktyki jest galaktyka M77 (numer w innym katalogu to NGC1068) lub galaktyka NGC5793.

Innym typem galaktyk aktywnych są blazary, które wyświecają relatywistyczny strumień promieniowania, czyli dżet ze swojego jądra dokładnie w kierunku Ziemi. Oznacza to, że obserwujemy go przez strumień zjonizowanej materii poruszającej się w naszym kierunku z prędkością bliską prędkości światła w próżni (blisko 300000 km/s). Kierunek obserwacji sprawia, że obiekt ten jest znacznie bardziej jasny niż byłby, gdyby dżet skierowany był w innym kierunku.

Warto zaznaczyć, że wspomniane typy galaktyk aktywnych nie wyczerpują całości zagadnienia, ponieważ jest to wciąż dynamicznie rozwijająca się gałąź astrofizyki obserwacyjnej. Bez wątpienia odgrywają one ważną rolę w badaniach wczesnego Wszechświata, ale obecnie wiadomo, że dają bardzo nieobiektywny obraz „typowej” galaktyki o dużym przesunięciu ku czerwieni. Szczególnie ewolucja populacji AGN o niskiej jasności jest znacznie gorzej poznana ze względu na trudności w obserwacji tych obiektów. 

Słowniczek