Galax
Galax (från grekiskans galaxi'as (ky'klos) – "mjölkringen") är en stor ansamling av materia, som stjärnor, gas, stoft och förmodad mörk materia sammanbunden genom gravitation. De större galaxerna har cirka 1011 solmassor stjärnor, mellan 1 och 10 miljarder solmassor interstellär gas och 1012 solmassor mörk materia. Många galaxer, kanske de flesta, inkluderar även supermassiva svarta hål i centrum.
Den galax som solen befinner sig i är Vintergatan, som också heter The Milky Way på engelska. Vintergatan är en stavspiralgalax.
Galaxformer
Uppdelningen av galaxer i olika typer eller former kan vara något missvisande då det är fråga om dynamiska processer. Edwin Hubble gjorde på 1930-talet ett system för klassificering av galaxer (Hubbles serie), med elliptiska galaxer, linsformade galaxer, irreguljära galaxer och en uppdelning av spiralgalaxer i normala spiralgalaxer och stavspiralgalaxer. Vi vet i dag att det existerar mellanformer och former som faller utanför Hubbles system då bildning av galaxer är en dynamisk fortgående process.
Hubbles klassificering:
- Elliptiska galaxer (E0-E7). Denna typ antas sakna halon av mörk materia, s.k. nakna galaxer, se MOND.
- Linsformade galaxer (S0, SB0).
- Spiralgalaxer (Sa-Sd), till exempel Andromedagalaxen. Denna typ antas vara omgiven av en halo bestående av mörk materia.
- Stavspiralgalaxer (SBa-SBd). Vår egen Vintergata är av denna typ, troligtvis SBc eller möjligtvis SBb.
- Irreguljära galaxer (Ir) är små galaxer med oregelbundna former.
Armarna i spiral- och stavspiral-galaxer rör sig med konstant rotationshastighet till skillnad från själva stjärnorna och stoftet i galaxerna. Dessa rör sig enligt Newtons lagar långsammare ju längre bort från centrum de befinner sig. Detta innebär att galaxens materia hela tiden passerar in och ut ur armarna, och dessa är snarare bara en synlig 'våg' än permanent mängd stjärnor.
Storskaliga strukturer
Rymden mellan galaxerna är praktiskt taget vakuum, i genomsnitt mindre än 1 atom per kubikmeter. Endast några få galaxer finns för sig själva, de flesta galaxerna är genom gravitation bundna till andra galaxer och bildar galaxhopar med varierande antal galaxer. Galaxhoparna bildar sedan ännu större strukturer, s.k. superhopar med tiotusentals galaxer.
Den Lokala galaxhopen innefattar Vintergatan och Andromedagalaxen, som är de största objekten i galaxhopen. Totalt omfattar den lokala hopen ca 30 galaxer. Den lokala hopen är del av den lokala superhopen med centrum i stjärnbilden Jungfrun och den hopen kallas även Virgohopen.
Utvecklingsvarianter
Historia
År 1610 riktade Galileo Galilei ett teleskop mot det ljusa band på natthimlen som kallas Vintergatan och upptäckte att det bestod av en väldig mängd ljussvaga stjärnor. I en avhandling från 1755 (som byggde på tidigare verk av astronomen Thomas Wright) spekulerade Immanuel Kant att Vintergatan skulle kunna vara en roterande samling av ett stort antal stjärnor som hölls samman av gravitationskrafter på samma sätt som solsystemet men på en större skala. Den skiva av stjärnor som på så sätt skulle uppstå skulle, från vårt perspektiv inifrån skivan, visa sig som ett band tvärs över himlen. Han gissade också att en del av nebulosorna som kunde ses på himlen kanske var egna självständiga stjärnsamlingar av samma slag.
Mot slutet av 1700-talet sammanställde Charles Messier en katalog över de 110 ljusaste nebulosorna, och senare gjorde William Herschel en liknande katalog som innehöll 5000 nebulosor. År 1845 konstruerade Lord Rosse ett teleskop som kunde åtskilja elliptiska och spiralliknande nebulosor, vilket gav ökat stöd för Kants antaganden. Men nebulosor blev dock inte allmänt accepterade som avlägsna självständiga galaxer förrän Edwin Hubble i början av 1920-talet använde sig av ett bättre teleskop. Han lyckades urskilja enskilda stjärnor i de yttre armarna av vissa spiralformade nebulosor, och identifierade bland dem några cepheidvariabler, vilket gjorde det möjligt att uppskatta avståndet till nebulosan. Han fann därvid att de låg alltför långt borta för att kunna vara en del av Vintergatan. 1936 skapade Hubble ett klassificeringssystem, den s.k. Hubbles serie, som fortfarande används.
Det första försöket att räkna ut Vintergatans form, och solens position i den, gjordes av William Herschel år 1785 genom att noggrant räkna antalet stjärnor i olika områden av himlen. Med hjälp av en förbättrad metod kom Jacobus Kapteyn 1920 fram till en bild av en ellipsoidformad galax med en diameter på ungefär 15 kiloparsec och med solen ganska nära centrum. En annan metod av Harlow Shapley som baserade sig på att katalogisera klotformiga stjärnhopar ledde till en helt annan bild: en platt skiva med en diameter på ca 70 kiloparsec och med solen långt från centrum. Båda metoderna missade att ta hänsyn till att ljuset absorberas av stoft som finns i galaxplanet. Först när Robert Julius Trumpler hade lyckats beräkna storleken av denna effekt 1930 genom att studera öppna stjärnhopar började dagens bild av vår galax att tona fram.
1944 förutspådde Hendrik van de Hulst mikrovågsstrålning med en våglängd på 21 cm som ett resultat av interstellär atomär vätgas H. Denna strålning möjliggjorde en mycket förbättrad studie av Vintergatan eftersom den inte absorberas av det interstellära stoftet i galaxplanet, och dopplereffekten kunde användas för att kartlägga stoftets rörelse. Dessa observationer pekade mot en roterande stavformad struktur i galaxens centrum. Med förbättrade radioteleskop kunde också vätgas spåras i andra galaxer.
På 1970-talet började man inse att den totala massan av synlig materia (gas, stoft och stjärnor) inte stod i proportion till hastigheten med vilken Vintergatan roterade, och detta ledde till teorin om mörk materia.
I början av 1990-talet gav rymdteleskopet Hubble ytterligare förbättrade data, bla kunde det fastställas att den felande mörka materian inte enbart kunde bestå av ljussvaga små stjärnor. Teleskopet kunde också påvisa att den synliga delen av universum innehåller hundratals miljarder galaxer.
