Al mirar el cielo estrellado distante, la espectacular Vía Láctea cruza el cielo, lo que siempre hace que la gente se sienta feliz y llena de pensamientos. Si miramos de cerca, también podemos ver que la Vía Láctea en realidad está formada por muchas estrellas. En astronomía, a este sistema celeste compuesto por decenas de miles de millones de estrellas y gas interestelar y polvo cósmico distribuidos entre ellas, que ocupan una distancia espacial de decenas de miles de millones de años luz, lo llamamos "galaxia". Nuestro sol es una estrella ordinaria de la Vía Láctea.
La Vía Láctea no es la única galaxia del universo: ¡decenas de miles de galaxias han sido observadas mediante diversos métodos! Sin embargo, debido a su distancia, parecen mucho menos espectaculares que la Vía Láctea. Con la ayuda de un telescopio todavía parecen nubes borrosas. Las galaxias más cercanas a nuestra Vía Láctea, la Gran y la Pequeña Nube de Magallanes, también se encuentran a cientos de años luz de distancia. En términos generales, llamamos a las galaxias fuera de la Vía Láctea "galaxias extragalácticas".
Las galaxias fueron clasificadas como nebulosas en sus inicios, y no fue hasta 1924 que se estableció oficialmente la existencia de galaxias tras la medición precisa de la distancia a la Nebulosa de Andrómeda (ahora estrictamente conocida como "Andrómeda"). Galaxia").
Las galaxias tienen diferentes formas. Podemos dividirlas a grandes rasgos en cinco tipos: galaxias elípticas, galaxias lenticulares, galaxias espirales, galaxias espirales barradas y galaxias irregulares. Las galaxias no están distribuidas uniformemente en el espacio y, a menudo, se agrupan formando cúmulos de estrellas. Los pocos están en grupos de tres o cinco, y los muchos pueden ser cientos de personas reunidas. La gente también llama a estos grupos "cúmulos de galaxias".
Una galaxia y sus estrellas están en movimiento. Todos sabemos que la Tierra gira alrededor del Sol, el Sol también gira alrededor del centro de la Vía Láctea y la Vía Láctea en su conjunto también gira. Dentro de una galaxia, las estrellas se mueven de dos maneras: mientras giran alrededor del núcleo de la galaxia, también se mueven aleatoriamente dentro de un rango determinado (los científicos lo llaman "movimiento de difusión").
El origen y evolución de las galaxias están estrechamente relacionados con la evolución temprana del universo. Generalmente se cree que cuando el universo surgió de una violenta explosión, grandes cantidades de materia fueron arrojadas al espacio. Formación de "nubes de gas" en el universo. Estas nubes de gas estaban en un estado de equilibrio, pero bajo ciertos efectos, el equilibrio se rompió y la materia se acumuló, ¡con una masa tan alta como cientos de miles de millones de veces la del sol actual! Estos materiales luego se dividieron en movimiento y finalmente formaron innumerables estrellas. De esta forma se formó la galaxia original. Generalmente se cree que las galaxias se formaron hace unos 10 mil millones de años.
En cuanto a la evolución de las galaxias, históricamente se creía que la secuencia de formas de las galaxias es una secuencia evolutiva, es decir, las galaxias comienzan a partir de elipses y luego se desarrollan gradualmente en tipos de lentes, tipos de vórtices y tipos de espirales de varillas. Y finalmente se convierten en tipos irregulares. Esta opinión ha sido básicamente revertida hoy. Actualmente se cree que este proceso está relacionado con el mecanismo mecánico de formación de estrellas, pero aún se encuentra en etapa de hipótesis.
Galaxia compacta
Una galaxia cuya luminosidad se concentra casi en su totalidad en la región del núcleo. El brillo de la superficie de estas galaxias es tan alto que las imágenes de las películas fotográficas son tan pequeñas que pueden distinguirse de las imágenes de las estrellas. También se la conoce como galaxia Zweitky porque fue descubierta por el astrónomo suizo F. Zweitky en la década de 1960 mientras compilaba una lista de galaxias y cúmulos de galaxias. Según el grado de densidad, se puede dividir en cuatro categorías: generalmente densa, medianamente densa, muy densa y extremadamente densa. Las galaxias compactas no constituyen una categoría con una única propiedad física. Contiene muchos tipos de galaxias. Algunas galaxias compactas son galaxias normales pero tienen un brillo superficial muy alto.
Las galaxias espirales se refieren a galaxias extragalácticas con estructuras espirales. Desde fuera, parece estar girando alrededor de su núcleo, con brazos espirales que se extienden desde el núcleo hacia el espacio. Su región central tiene forma de lente y está rodeada por un disco plano, por lo que también se le llama galaxia lente. La forma espiral de la galaxia espiral se descubrió por primera vez en 1845 mientras se observaba la constelación Canis M51. Las galaxias espirales se pueden dividir en galaxias espirales normales y galaxias espirales barradas. Las galaxias espirales normales se pueden dividir en tres tipos, representadas por A, B y C respectivamente. El tipo Sa tiene el área central más grande y los brazos espirales están fuertemente enrollados; Sb tiene un área central pequeña y los voladizos se desarrollan y Sc tiene un área central que se convierte en un pequeño núcleo brillante y el voladizo está relajado; Una galaxia espiral suele tener un halo escaso, llamado halo galáctico, que cubre toda la galaxia, y posiblemente una masa de gas aún más escasa, llamada corona galáctica.
La masa de una galaxia es aproximadamente entre 654,38 mil millones y 654,38 mil millones de veces la del sol. Una galaxia espiral típica es la galaxia de Andrómeda M365.438 0. Se encuentra a unos 2,2 millones de años luz de nosotros y puede verse a simple vista como una fina nube flotante. El diámetro de una galaxia es de unos 65.438 millones de años luz, su masa es aproximadamente 400 mil millones de veces la del Sol y puede contener 400 mil millones de estrellas. Nuestra Vía Láctea es una galaxia espiral gigante.
Nota: Galaxias lentejadas: Las transiciones se introducen entre galaxias espirales y galaxias espirales barradas S0 (galaxias espirales sin brazos) y SB0 (galaxias espirales barradas sin brazos). Con forma de lente en vista lateral. La principal diferencia entre el sistema S0 (SB0) y el sistema S (SB) es que el primero tiene un brazo en espiral, mientras que el segundo no. La principal diferencia entre el sistema S0 (SB0) y el sistema E es que el primero tiene un disco galáctico, mientras que el segundo no.
Una galaxia espiral barrada es una galaxia espiral con una barra de estrellas recorriendo su núcleo. Sus brazos espirales se extienden desde ambos extremos de la varilla, y en los brazos se pueden ver material nebular brillante, cúmulos estelares abiertos y algunas cintas de materia oscura. Las secciones de varilla y núcleo parecen girar como una unidad, mientras que el brazo oscilante parece girar detrás de la varilla y el núcleo. Las galaxias espirales barradas generalmente se representan con las letras SB y se pueden dividir en tres subtipos: SBa, SBb y SBc según el orden de los brazos espirales, desde el enrollamiento cerrado hasta el despliegue. La Gran Nube de Magallanes y la Pequeña Nube de Magallanes más cercanas a nosotros son nebulosas espirales barradas que fueron descubiertas por Magallanes en el hemisferio sur durante su circunnavegación del mundo en 1518-1520. Están fuera de la galaxia. El primero está a 6.543.807 años luz de nosotros y el segundo a 200.000 años luz. Sus diámetros son un cuarto y una décima parte de la Vía Láctea, respectivamente, y sus masas son 654,38 0 y 2 de la Vía Láctea respectivamente. En la Gran Nube de Magallanes hay una estrella S, que es 1 millón de veces más luminosa que el sol. La otra es la Nebulosa Tarántula, la nebulosa brillante más grande que jamás hayamos observado. La Pequeña Nube de Magallanes y China están conectadas por un "puente" de gas compuesto de átomos de hidrógeno.
Las galaxias elípticas se refieren a galaxias extragalácticas que tienen forma esférica o elíptica. Parecen cúmulos globulares, pero son más grandes. El área central es la más brillante y gradualmente se vuelve más oscura hacia los bordes. Contiene muchas estrellas pero poco o nada de gas y polvo interestelar. La calidad varía mucho. Las galaxias enanas con la masa más pequeña (refiriéndose a las galaxias con la luminosidad más débil, algunas son galaxias elípticas, otras son galaxias irregulares, con una masa de sólo 654,38 millones a 654,38 mil millones de veces la del sistema solar) son equivalentes a cúmulos de estrellas globulares. . Los sistemas supergigantes más masivos son probablemente los sistemas estelares más grandes del universo, alcanzando los 10 billones de masas solares. Las galaxias elípticas están representadas por la letra e, seguida de un número que indica el nivel de elipse. E0 representa el disco de la galaxia y E7 es la galaxia elíptica más plana. La galaxia elíptica gigante M87 del cúmulo de Virgo, estudiada en detalle, no sólo tiene chorros fijos, sino también en todas direcciones. Tiene un núcleo azul muy brillante en su centro, lo que indica que hay un objeto grande y denso en su centro, probablemente un agujero negro.
Las galaxias irregulares tienen formas irregulares, no tienen núcleos ni brazos espirales obvios, y no tienen galaxias rotacionalmente simétricas. Estas galaxias se designan con las letras Irr. Representa sólo cinco de las galaxias más brillantes del cielo. Hay dos tipos de galaxias: IrrI, que tiene una estructura irregular en forma de varilla vagamente visible, que tiene una apariencia amorfa, no puede distinguir componentes como cúmulos de estrellas y, a menudo, tiene cinturones de polvo obvios. Algunas galaxias IrrII pueden ser galaxias posteriores a una explosión, como M82. Algunos astrónomos creen que la Nube Europea y la Pequeña Nube de Magallanes también son galaxias irregulares. Las galaxias irregulares son ricas en gas y tienen masas muy pequeñas, a menudo no más de 1010 masas solares.
Nebulosa
Cuando hablamos de espacio, muchas veces pensamos en nada allí, un vacío oscuro y silencioso. De hecho, esto no es del todo correcto. El vasto espacio entre las estrellas puede ser silencioso, pero está lejos de ser un verdadero "vacío" y en cambio contiene todo tipo de materia. Estos materiales incluyen flujos de partículas, polvo y gas interestelar. La gente los llama "materia interestelar".
La materia interestelar está estrechamente relacionada con la evolución de los cuerpos celestes. Las observaciones confirman que el gas interestelar se compone principalmente de hidrógeno y helio, al igual que las estrellas.
La gente incluso sospecha que las estrellas están "condensadas" a partir de gas interestelar. El polvo interestelar es un pequeño material sólido compuesto de compuestos de carbono, óxidos, etc.
La materia interestelar no está distribuida uniformemente en el espacio. Bajo la influencia de la gravedad, el gas y el polvo en algunos lugares pueden atraerse entre sí, volverse densos y formar nubes. La gente las llama vívidamente "nebulosas". Según su morfología, las nebulosas de la Vía Láctea se pueden dividir en nebulosas difusas y nebulosas planetarias.
Como su nombre indica, las nebulosas difusas no tienen límites evidentes y suelen tener una forma irregular. Su diámetro es de unas decenas de años luz y su densidad media es de 10 a 100 átomos por centímetro cúbico (en realidad, es mucho menor que el vacío obtenido en el laboratorio). Se distribuyen principalmente cerca del plano galáctico. Las nebulosas difusas más famosas son la Nebulosa de Orión y la Nebulosa Cabeza de Caballo.
Las nebulosas planetarias se parecen un poco a anillos de humo, con el centro vacío y normalmente una estrella brillante. Las estrellas continuamente arrojan material hacia afuera para formar nebulosas. Se puede observar que las nebulosas planetarias son el resultado de la evolución de las estrellas en sus últimos años. Las más famosas son la Nebulosa Espiral de Acuario y la Nebulosa del Anillo de Lyra.
Una nebulosa brillante es una nebulosa más brillante. Según las diferentes formas de emitir luz, se pueden dividir en nebulosas de emisión y nebulosas de reflexión. En el centro hay una estrella muy caliente (estrella central). La nebulosa absorbe la radiación ultravioleta de la estrella central y luego emite radiación visible. Esta nebulosa brillante se llama nebulosa de emisión. Su luminosidad aumenta con la temperatura de la estrella central. Hay una gran cantidad de gas en esta nebulosa y la luz estelar rica en ultravioleta excita el gas en estas nebulosas, lo que hace que estas nebulosas brillen por sí mismas. La Nebulosa de Orión es una nebulosa grande y difusa con estrellas brillantes y calientes dentro y alrededor de su centro que excitan el hidrógeno, lo que hace que brille de color verde. Tiene un diámetro de 3 millones de años luz, pero sólo una pequeña parte de sus 27 años luz está iluminada por la luz de las estrellas y, por tanto, podemos verla. Las nebulosas que reflejan la luz de estrellas brillantes cercanas y se vuelven variables se denominan nebulosas de reflexión. Estas nebulosas brillan tanto como la luna y los planetas al reflejar la luz del sol. La luz de las estrellas en una nebulosa de reflexión se refleja [debería dispersarse] porque hay una gran cantidad de polvo [un décimo de centímetro de tamaño] en la nebulosa. La nebulosa de las Pléyades es una de las nebulosas de reflexión. Además, hay algunas nebulosas, como NGC7000 en la Nebulosa de América del Norte, que tienen las características tanto de nebulosas de emisión como de nebulosas de reflexión, y son nebulosas híbridas.
Una nebulosa oscura es una nebulosa difusa que no emite luz. Podemos ver la nebulosa oscura porque absorbe la luz de las estrellas de fondo y la debilita, lo que ilustra la existencia de la nebulosa oscura. Se trata de una nube de gas que no refleja la luz de la estrella incrustada ni emite luz propia. La razón por la que las nebulosas oscuras absorben luz es que contienen polvo de aproximadamente una décima de centímetro de tamaño (lo que no es esencialmente diferente de las propiedades materiales de las nebulosas brillantes). Estos cúmulos de polvo cubren la luz de los objetos brillantes detrás de ellas. A diferencia de las nebulosas de reflexión, hay estrellas brillantes cerca de las nebulosas de reflexión, pero no hay estrellas brillantes cerca de las nebulosas oscuras. Además, hay muchas otras nebulosas oscuras en el espacio. En la superficie parecen estar vacíos, pero en realidad son acumulaciones gigantes de gas y polvo simplemente porque no hay estrellas brillantes cerca que los iluminen. En 1974, Herschel y su hijo descubrieron por primera vez la brillante Vía Láctea en el cielo. A partir de la constelación de Cygnus, parecía que había una "gran grieta" atravesando la Vía Láctea, tratando de dividirla en dos. Esta vasta región oscura es una nebulosa oscura de gas y polvo. En la misma nebulosa hay nebulosas brillantes y oscuras, como la famosa Nebulosa Cabeza de Caballo en Orión.
Las nebulosas difusas se refieren a nebulosas con formas irregulares y límites poco claros. Estas nebulosas son mucho más grandes que las nebulosas planetarias y se extienden en promedio decenas de años luz, pero son mucho más débiles y delgadas, con sólo unos pocos protones y electrones por centímetro cúbico. La masa varía, generalmente 10 veces la masa del sol. Los grandes pueden alcanzar miles de veces la masa del sol, mientras que los pequeños tienen sólo una fracción de la masa del sol. Generalmente están compuestos de gas y polvo. En la Vía Láctea, las nebulosas difusas están distribuidas de manera desigual y algunas tienen una estructura de grupos. Hay muchos tipos de nebulosas con diferentes formas, que se pueden dividir a grandes rasgos en nebulosas brillantes, nebulosas oscuras, nebulosas de emisión, nebulosas de reflexión y esferoides.
Las nebulosas planetarias son un tipo de nebulosas de emisión, que tienen forma de disco o de anillo y tienen un campo de visión extendido tenue.
Visto a través de un telescopio, tiene una superficie redonda y verdosa con bordes afilados como Urano y Neptuno. En 1977, F.W. Herschel descubrió un objeto de este tipo y lo llamó nebulosa planetaria. En su parte central hay un núcleo muy pequeño, que es la estrella central muy caliente. La capa de gas de una nebulosa planetaria se expande a un ritmo de 10 a 50 kilómetros por segundo. Su composición química es similar a la de las estrellas, su masa generalmente está entre 0,1 y 1 masa solar, su densidad está entre 100K y 10000 átomos [iones] por centímetro cúbico y su temperatura está entre 6000K y 10000K. La estrella tiene una altura de hasta 30000 K. Se estima que el planeta La vida útil promedio de una nebulosa es que la aparición de esta nebulosa simboliza el envejecimiento de la estrella. Durante la existencia de la Vía Láctea [alrededor de mil millones a mil millones de años], hubo entre mil millones y mil millones de estrellas que atravesaron la etapa de nebulosa planetaria. Entonces, este cuerpo celeste es probablemente un cuerpo celeste ubicuo. La mayoría de las estrellas de la Vía Láctea pueden atravesar nebulosas planetarias antes de morir.
Los remanentes de supernova se producen cuando una supernova explota, la capa exterior de una estrella arroja una gran cantidad de material rápidamente al espacio. Interactúan con la materia interestelar para formar nubes de gas filamentosas y la capa de gas queda en el espacio. . Desde la llegada de la radioastronomía, se ha descubierto que los restos de supernovas son fuentes de radio muy potentes. Actualmente se han descubierto más de 100 supernovas en la Vía Láctea, entre las que la Nebulosa del Cangrejo es un remanente de supernova muy importante y ha sido estudiada en detalle. La mayoría de los restos de supernovas tienen nubes o conchas filamentosas y brillantes. Estos filamentos se expanden hacia afuera y los diferentes filamentos se expanden a diferentes velocidades. La luz de los restos de supernova es muy intensa. Aunque la Nebulosa del Cangrejo fue descubierta hace casi 1.000 años durante la dinastía Song, su luminosidad es ahora 10.000 veces más fuerte que la luz solar. Generalmente se cree que el mecanismo luminoso de la reliquia es la radiación sincrotrón, que es radiación emitida por electrones de alta energía que giran a gran velocidad alrededor de un campo magnético.
Cúmulos de estrellas
Las estrellas suelen estar distribuidas en grupos. En términos generales, nos referimos a los cúmulos de estrellas con más de diez estrellas que están físicamente conectadas entre sí como "cúmulos de estrellas". Como las Pléyades en Tauro y Piscis en Cáncer.
Según el número de estrellas contenidas en el cúmulo, la forma del cúmulo y su ubicación en la Vía Láctea, los cúmulos estelares se pueden dividir en cúmulos abiertos y cúmulos globulares. Los cúmulos estelares abiertos generalmente constan de decenas a miles de estrellas, con una estructura suelta y forma irregular. Generalmente se distribuyen cerca del plano galáctico, por lo que también se les llama "cúmulos de galaxias". Actualmente se han descubierto más de 1.000 cúmulos de estrellas abiertos en la Vía Láctea, incluido el cúmulo de estrellas de las Pléyades en Tauro y el cúmulo de estrellas de las Pléyades que acabamos de mencionar.
Los cúmulos globulares están compuestos por miles de estrellas. Se agregan en esferas y se vuelven más densas hacia el centro. Los cúmulos de estrellas globulares se encuentran principalmente en el centro de la Vía Láctea. Todas las estrellas de un cúmulo globular se forman casi al mismo tiempo y sus procesos de evolución son más o menos los mismos. Los famosos cúmulos globulares de estrellas, como el Pentaeus, están formados por unos 2,5 millones de estrellas y se encuentran a unos 25.000 años luz de distancia.