Lyhyt vastaus: spiraaligalaksi on itse asiassa pallomainen.

Ymmärrä miten, olkaamme lähtökohtana Wikipedian luonnoksessa spiraaligalaksin rakenteesta:

Spiraaligalaksia koostuu pallomaisesta halosta upotetusta levystä. Galaksi kiertää akselin ympäri keskustan läpi, yhdensuuntaisesti kuvan GNP $ \ vasensuora $ GSP -akselin kanssa. Pallomainen halo koostuu pääosin pimeästä aineesta (DM), ja DM muodostaa $ \ sim90 \% $ Linnunradan massasta. Dynaamisesti sillä on merkitystä DM: llä, ehrm. Ja DM järjestää itsensä aina ellipsoidikokoonpanoon.

Joten kysymyksen pitäisi olla pikemminkin: Miksi levyä on edes , miksi galaksi ei ole vain elliptinen? Avain tähän vastaamiseen on galaksin kaasupitoisuudessa .

Sekä tähdet että tumma-ainehiukkaset - mitä ne ovatkin - ovat törmäyksiä ; ne ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa vain painovoiman kautta. Törmäyksettömät järjestelmät muodostavat yleensä pallo- tai ellipsoidijärjestelmiä, kuten olemme tottuneet elliptisistä galakseista, pallomaisista ryhmistä jne .; Kaikilla niillä on yhteinen ominaisuus siitä, että ne ovat erittäin köyhiä.

Kaasun kanssa on erilaista: kaasumolekyylit voivat törmätä ja tehdä sitä koko ajan. Nämä törmäykset voivat siirtää energiaa ja kulmamomenttia. Energia voidaan muuntaa muun tyyppiseksi energiaksi, joka voi poistua säteilyn, galaktisten tuulien jne. Kautta, ja kun energia poistuu, kaasu jäähtyy ja laskeutuu pienempään energiakokoonpanoon. Kaasun kulmamomenttia on kuitenkin vaikeampaa siirtää ulos galaksista, joten tämä on enemmän tai vähemmän säilynyt. Tulos - törmäysjärjestelmä, jolla on pieni energia, mutta suhteellisen suuri kulmamomentti - on spiraaligalaksin tyypillinen ohut levy. (Jotain samanlaista, mutta ei täysin analogista, tapahtuu muodostettaessa protoplaneettalevyjä.)

Tähdet eivät myöskään törmää, joten niiden tulisi teoriassa muodostaa myös ellipsoidinen muoto. Ja jotkut todella: halotähdet , mukaan lukien, mutta ei rajoittuen, pallomaiset ryhmät. Nämä kaikki ovat hyvin vanhoja tähtiä, jotka muodostuivat, kun galaksin kaasu ei ollut vielä asettunut levylle (tai muutamalle, muodostunut levylle, mutta myöhemmin poistunut painovoimahäiriöiden vuoksi). Mutta suurin osa tähdistä muodostuu kaasussa sen laskeutumisen jälkeen levylle , joten suurin osa tähdistä löytyy samalta levyltä.

elliptiset galaksit

Miksi siis on olemassa jopa elliptisiä galakseja? Elliptiset galaksit ovat tyypillisesti erittäin kaasuttomia, joten kaasudynamiikalla ei ole merkitystä näissä, ne ovat pikemminkin klassinen gravitaatiomainen monirunkoinen järjestelmä kuin DM-halo. Kaasu on tyhjentynyt näistä galakseista johtuen monista erilaisista prosesseista, kuten tähtien muodostumisesta, törmäyksistä muihin galakseihin (jotka ovat melko yleisiä), kaasun poistumisesta voimakkaasti tähtiä muodostavien alueiden, supernoovien tai kvasaarien säteilypaineen vuoksi jne. - monet ovat tapoja, joilla galaksi menettää kaasunsa. Jos törmäävät galaksit ovat riittävän tyhjentyneitä kaasuista (ja törmäys johtaa sulautumiseen), tuloksena olevassa galaksissa ei ole kaasua, joka voi laskeutua levylle, ja uuden galaksin tähtien kineettinen energia pyrkii jakautumaan satunnaisesti vuorovaikutuksen kaoottisuuden vuoksi.

(Tämä kuva on yksinkertaistettu, koska koko galaktisen dynamiikan liiketoiminta on melko karvaista, mutta toivon, että se saa oikean perustan ja on enemmän tai vähemmän ymmärrettävää.)

Lisää vain Trivethin muuten erinomaiseen vastaukseen. Hän jättää edelleen elliptisten galaksien alkuperän selittämättömäksi, eli kuinka tähdet saavuttavat pallomaisen muodon? Loppujen lopuksi suurin osa tähdistä muodostuu kaasusta ja kaasu pyrkii asettumaan levyiksi, joten miksi elliptisten galaksien tähdet ovat pallomaisessa jakaumassa, mutta spiraaligalaksien tähdet ovat levymaisessa jakaumassa?

Tavallinen viisaus on että elliptiset galaksit ovat muodostuneet kahden tai useamman pienemmän spiraaligalaksin yhdistymisestä. Tällaisissa sulautumisissa tähtien törmäys-luonne tarkoittaa, että ne eivät pysy levyllä. Pikemminkin energia, joka muodostaa esigalaksien kiertoradan, siirtyy sisäiseen energiaan (jota ei voida säteillä pois kuten kaasulevyillä), kehittäen tähtijakaumat poispäin melkein minimaalisesta energiatilastaan ​​(tietyllä kulmamomentilla), toisin sanoen levystä. . Lisäksi kahden galaksin välinen vuorovaikutus jakaa yksittäiset tähtien orbitaaliset kulmamomentit ja niiden suuntaukset siten, että ne eivät enää korreloidu (kuten levyllä).

Kaasun kohtalo on täysin erilainen sulautuminen. Se törmää ja shokkii, sitten jäähtyy ja muodostaa tähtiä tai suppilotaan keskeisten erittäin massiivisten mustien aukkojen päälle, missä se voi kääntyä kvasaariin. Sekä kvasaarin että supernovojen energia- ja impulssipalaute, joka syntyy vastasyntyneistä massiivisista tähdistä, kykenevät ajamaan kaiken jäljellä olevan kaasun pois ja jättämään galaksikaasun huonoksi. Joissakin elliptisissä galakseissa on edelleen pieni kaasulevy, ja on myös välivaiheen ns. S0-galakseja, joilla on selkeä levy ja huomattava pallomainen komponentti.

Tämä johtuu pyörivistä voimista, kuten sentrifugoidusta voimasta. Muista, että galaksit muodostuvat (ainakin tavalliset) galaksin pyörimisestä galaksin ytimen ympärillä.

Joten et ole väärässä. Painovoima on isotrooppinen, mutta tällöin pyörivät voimat ovat galaksimuodon määritelmä.