גלקסיה
גָּלַקְסִיָּה היא המבנה הסדור הגדול ביותר ביקום. זהו אוסף כוכבים שאינטראקציה כבידתית קושרת אותם יחד, והם סובבים כולם יחדיו עם הגלקסיה. גלקסיות שכנות מרכיבות צבירי גלקסיות, וצבירי-על מורכבים מהרבה צבירי גלקסיות. מרבית הגלקסיות ניתנות לסיווג נוח לאוסף מוגבל של מבנים קלים לזיהוי.
ביקום קיימות מאות מיליארדי גלקסיות. טלסקופים מודרניים מאתרים כמאתיים מיליארד, ועם שיפור הטכנולוגיה מתגלות גלקסיות נוספות.
הרוב המכריע של הכוכבים נוצר בגלקסיות. גודלן של גלקסיות נע בין גלקסיות ננסיות, המכילות כעשרה מיליון כוכבים, ועד גלקסיות ענק, המכילות כמאה טריליון (1014) כוכבים. מספר הכוכבים בגלקסיה ממוצעת נמנה בעשרות מיליארדים[1]. בגלקסיית שביל החלב, שבה שוכנת מערכת השמש שלנו, יש בין 200 ל-400 מיליארד כוכבים.
גלקסיות שאינן כבולות כבידתית זו לזו במסגרת צביר גלקסיות מצייתות להתמתחות המרחב הכלל-יקומית ומתרחקות זו מזו. תופעה זו נחזתה על ידי הוגי תאוריית המפץ הגדול ואושרה בתצפיות רבות שערך האסטרונום אדווין האבל בשנת 1930.
היסטוריה
בשלהי המאה ה-17 יזם האסטרונום הבריטי ויליאם הרשל סקר שמים מקיף, אותו ביצע בטלסקופים שבנה במו ידיו. במסגרת הסקר בנה הרשל הערכה גסה של המבנה התלת-ממדי בו פזורים הכוכבים. הוא הופתע לגלות שכוכבי השמיים אינם מפוזרים באופן אחיד, אלא ערוכים במעין דיסקה שמרכזה נפוח, ומישור הדיסקה הוא שביל החלב - חגורה רחבה הנראית בעין בלתי מזוינת כענן זרחני בשמי הלילה.
אחרי שהרשל פרסם את תוצאותיו טבע הפילוסוף עמנואל קאנט את המונח גלקסיה, אותו גזר מהמלה היוונית לחלב. קאנט שיער שקיימות גלקסיות רבות, בניגוד להרשל שסבר ששביל החלב הוא הגלקסיה היחידה ביקום, ולמעשה היא היקום כולו.
מחלוקת זו, שהתפרסמה בשם המחלוקת הגדולה, שיסעה את עולם האסטרונומיה למשך יותר ממאה שנה, הרבה אחרי שקאנט והרשל הלכו לעולמם.
עם שיפור הטלסקופים החלו האסטרונומים לקטלג ערפיליות, שהן גרמי שמים חיוורים. חלק מהערפיליות היו ללא מבנה מוגדר, אך אחרות נראו כדיסקה שמרכזה נפוח, בדומה למבנה שביל החלב. תומכי מחנה קאנט טענו שאלו אינן ערפיליות כלל, אלא גלאקסיות אחרות, הנמצאות מחוץ לגלקסיית שביל החלב. מצדדיו של הרשל ענו שדמיון במבנה אינו מחייב זהות בממדים, וגרסו שאפשר שאלו מערכות שמש בשלב מוקדם של יצירתן. במקביל הצליחו למדוד מרחקים לכוכבים קרובים, אך ללא שיטה למדידת המרחק ל"ערפיליות" דמויות הדיסקה לא ניתן היה ליישב את המחלוקת.
ההכרעה הגיעה מתגלית של אסטרונום צעיר ומוכשר, וחשוב מכל דקדקן באופן אובססיבי, בשם אדוין האבל. האבל זיהה קפאיד באחת ה"ערפיליות", והסתייע בתוצאות מחקריה של הנרייטה ליוויט לחישוב המרחק לקפאיד זה. החשבון הניב תוצאה בת מאות אלפי שנות אור - בשני סדרי גודל מעל כל מרחק כוכבי שחושב קודם לכן.
סוגי גלקסיות
מספרן של הגלקסיות ביקום נאמד בסדר גודל של מאות מיליארדים. נוהגים לחלק את הגלקסיות לסוגים על פי צורתן החיצונית (ראו גם: סיווג מורפולוגי של גלקסיות):
גלקסיות לולייניות (ספירליות)
ערך מורחב – גלקסיה ספירלית
לגלקסיות אלו יש מבנה לולייני, כשמהן יוצאות זרועות מפותלות. גלקסיה לוליינית דומה בצורתה החיצונית לגלקסיה שלנו, שביל החלב.
גלקסיות לולייניות מכילות כמות ניכרת של גז (בעיקר מימן מולקולרי) ואבק, ומתחוללת בהן יצירה של כוכבים חדשים. תהליך היצירה אינו מפוזר באקראי, אלא מתחולל לאורך חזיתות של גלי הלם. בחזיתות אלו רבים הכוכבים הצעירים, שחלק ניכר מהם מהוים ענקים כחולים בוהקים מאד. חזיתות בוהקות אלו הן הזרועות הלולייניות.
גלקסיות אליפטיות
- ערך מורחב – גלקסיה אליפטית
גלקסיות אליפטיות צורתן פחות או יותר סימטרית בצורת אליפסה. הן מכילות כמויות זעומות של גז ואבק, ולא מתחוללת בהן יצירת כוכבים. פועל יוצא מכך שכוכבי הגלקסיות האליפטיות זקנים, ומאופיינים בצבע הקרוב לקצה האדום של הספקטרום.
גלקסיות לא-סדורות
- ערך מורחב – גלקסיה לא-סדורה
להן אין צורה מוגדרת, והן בדרך כלל בראשית התהוותן או בעידן הקץ שלהן.
גלקסיית עדשה
- ערך מורחב – גלקסיית עדשה
מכילות מרכז בהיר המוקף במבנה דמוי עדשה, אך להבדיל מהגלקסיות הספירליות, אין להן זרועות וכמות הכוכבים החדשים הנוצרים בהם היא מועטה.
גלקסיות טבעת
- ערך מורחב – גלקסיית טבעת
נקראות כך בשל צורתן המזכירה צורת טבעת. כיום מאמינים שגלקסיות טבעת נוצרות כאשר גלקסיה קטנה עוברת דרך מרכזה של גלקסיה גדולה. מכיוון שרוב הגלקסיה מכילה מרחב ריק, ה"התנגשות" גורמת רק לעיתים נדירות להתנגשויות ממשיות בין כוכבים.
גלקסיות ננסיות
- ערך מורחב – גלקסיה ננסית
נקראות כך בגלל ממדיהן הקטנים יחסית לגלקסיה ממוצעת.
גלקסיות אפלות
- ערך מורחב – גלקסיה אפלה
גלקסיה אפלה היא עצם היפותטי בגודל של גלקסיה, המכיל מעט מאוד, אם בכלל, כוכבים, ומשום כך הוא אפל. גלקסיה אפלה מוחזקת ביחד על ידי חומר אפל וייתכן שגם גז ואבק. אף על פי שיש כמה מועמדים לגלקסיה מסוג זה, עדיין לא הוכח קיומה בשום דרך מקובלת.
היווצרות גלקסיות
האופן בו נוצרות גלקסיות עדיין אינו ברור די הצורך. רוב המודלים הממוחשבים, המניחים צבירה של גז היולי בשל פעולת הכבידה בין חלקיקי הגז, מנבאים יקום בו גלקסיות אליפטיות מהוות כ 90% מכלל הגלקסיות, בעוד שבפועל חוזים בחלוקה שווה כמעט של לולייניות מול אליפטיות.
בעיה בלתי פתורה נוספת היא חורים שחורים סופר-מאסיביים שנמצאים בליבת חלק ניכר מהגלקסיות, אם לא בכולן. לא ידוע כיצר נוצר חור שחור סופר-מאסיבי, ועל פי חישובים של קצב ספיחת החומר המקסימלי לחור שחור במסה נתונה, המאסיביים ביותר מהחורים השחורים המאסיביים לא יכלו לגדול למסתם הנוכחית גם אם ספחו את כמות המאסה המקסימלית שביכולתם, ברציפות מאי פעם. בעיות מסוג זה, אשר נראות בלתי פתירות וכביכול שומטות את הקרקע תחת רגלי התאוריה, נפוצות בהיסטוריה של האסטרונומיה והקוסמולוגיה, ועל פי רוב מתגלות כנטולות משמעות עמוקה.
לקריאה נוספת
- Bradley W.Carroll and Dale A.Ostlie, An Introduction to Modern Astrophysics, 2nd edition, Addison-Wesley, 2007. מסת"ב 0805304029.
קישורים חיצוניים
| עיינו גם בפורטל: | |||
|---|---|---|---|
|
פורטל מדעי החלל | ||
- אשכול גלקסיות, באתר "הידען"
- גלקסיה, באתר סוכנות החלל הישראלית
- אבני דרך, עשר התגליות הגדולות בפיזיקה ובאסטרונומיה, באתר ifeel
- הרצאות וידאו על גלקסיות
- יוניברס טודיי, מדענים צפו בגלקסיות מתנגשות בעת שהיקום היה במחצית מגילו הנוכחי, באתר "הידען", 31 באוגוסט 2014