A GALAXISOK TÍPUSAI
A Világegyetemben óriási számban léteznek Tejútrendszerünkhöz többé-
kevésbé hasonló galaxisok, ezeket nevezzük extragalaxisoknak. Ebbe az
osztályba tartozik minden olyan Tejútrendszerünkön kívüli objektum, amely
csillagokat tartalmaz. A galaxisokat jellemzőik alapján három fő csoportba
sorolhatjuk: elliptikus, spirális és szabálytalan galaxisok csoportjába.
Ezek előfordulási arányát nehéz meghatározni, amennyiben a Lokális Halmaz
eloszlását vizsgáljuk, akkor 49% elliptikus, 10% spirális és 41%
szabálytalan galaxist találunk, valószínűleg ehhez hasonló eloszlás érvényes
a Világegyetem más részeire is. (A 49% elliptikus galaxis főleg kisméretű,
törpe elliptikust takar.) A galaxisok tömege rendkívül széles skálán
változik, néhány százezer, millió naptömegtől 10^13 naptömegig terjed (vagy
még tovább), természetesen a galaxisok többsége a kisebbek közé tartozik.
Ezeket nevezzük törpegalaxisoknak, csillagtartalmukkal egy nagyobb
gömbhalmaz is felveheti a versenyt. (Méretük azonban legalább tízszer
akkora, mint egy ugyanannyi csillagot számláló gömbhalmazé.) A szabálytalan
galaxisok kistömegűek, az elliptikusok között akadnak kis- és rendkívül nagy
tömegűek, a spirálisok szinte mindig nagytömegűek. A legutóbbi kutatások
eredményei szerint sok galaxist hatalmas, láthatatlan anyagból álló korona
övez, amelynek tömege többszöröse a galaxis látható tartománya által
képviselt tömegnek.
Az elliptikus galaxisok, mint ahogyan azt elnevezésük is mutatja,
elliptikus alakkal rendelkeznek. Megjelenésük a gömb formától egészen a
lapos lencse alakig terjed (E0-E7). Széles tömegskálát képviselnek,
többségük törpe elliptikus, ezek tömege csak néhány millió naptömeg, míg az
óriás elliptikusok a 10^13 naptömeget is elérhetik. (Ez utóbbiak gyakran
nagy galaxishalmazok centrumában találhatók, és a környezetükben lévő kisebb
galaxisok bekebelezésével folyamatosan növekednek.) Felületi fényességük és
anyagsűrűségük egyenletesen csökken a centrumtól a kifelé haladva, nem
rendelkeznek a spirálisokra jellemző határozott körvonalú maggal. Fontos
jellemzőjük az általános vörös szín, mely a bennük található sárgás, vöröses
csillagok bőségéből, illetve a kékes, fehéres csillagok hiányából ered. (A
kékes, fehéres csillagok nagytömegűek, rövid életűek - ezért jelenlétük
folyamatos csillagkeletkezésre utal. Sárgás, vöröses színárnyalattal pedig a
kistömegű, hosszú életű csillagok rendelkeznek.) Az elliptikus galaxisok
csillagai tehát idős objektumok, napjainkban már alig keletkeznek bennük
csillagok. Ezt támasztja alá az a tény is, hogy rendkívül kevés csillagközi
anyagot tartalmaznak. Az elliptikus galaxisok alakja globális forgó mozgásra
utal, ez azonban csak látszat. A bennük található csillagok mozgásában
ugyanis általában nincsen kitüntetett irány - azaz kaotikusan, "össze-
vissza" keringenek a centrum körül. A legújabb megfigyelések további
érdekességgel szolgáltak: kiderült néhány elliptikusról, hogy alakjuk nem is
forgási, hanem háromtengelyű ellipszoid.
A spirális galaxisokra a központi mag, valamint az ezt övező korong és az
abban található spirálkarok a jellemzőek. Alakjuk erősen lapult, látható
anyaguk legnagyobb része korongjukban található. Tömegük és méretük nem
változik olyan széles skálán, mint az elliptikusoké. A korong (fősík)
képviseli a galaxisok forgássíkját, mely jelentős impulzussal, perdülettel
rendelkezik. Csillagtartalmuk alapján két fő alrendszert lehet
megkülönböztetni bennük. A korongot övező közel gömb alakú ritka haloban és
a korong közepén elhelyezkedő magban főleg vöröses csillagok vannak. Itt a
csillagkeletkezés fő szakasza már rég lezajlott - ebben az elliptikusokra
hasonlítanak. A korongban ezzel ellentétben sok fiatal csillag található, és
jelentős mennyiségű csillagközi anyag - itt napjainkban is folyik a
csillagkeletkezés. Két fő altípusukat érdemes megkülönböztetni. A normál
spirálisoknál (S) a karok feltekeredése a mag környékén kezdődik. A horgas
vagy küllős spirálisoknál (Sb) a karok egy darabig egyenesen, radiálisan
haladnak kifelé, és csak később kezdenek el felcsavarodni. (A spirálisok
közül kb. 20% horgas spirális.) Ezeken belül is megkülönböztetünk "jobban"
illetve "kevésbé" feltekeredett spirálkarokkal rendelkező galaxisokat (Sa,
Sb, Sc illetve SBa, SBb, SBc). A szorosabb spirálkarokkal rendelkezők
általában kevesebb, a lazább, nyíltabb spirálkarokkal rendelkezők több
csillagközi anyagot tartalmaznak. A spirális galaxisok dinamikájáról az
utóbbi években érdekes ismereteket szereztünk. Amennyiben megmérjük a
galaxisok csillagainak keringési sebességét a centrumtól kifelé haladva, azt
találjuk, hogy a korong külső részében a sebesség csökkenése helyett annak
állandóvá válása, időnként pedig növekedése tapasztalható. Ha ezek a
galaxisok csak annyi tömeget tartalmaznának, mint amennyit bennük
közvetlenül meg tudunk figyelni, akkor a külső részeknek a nagy keringési
sebesség miatt már régen széjjel kellett volna repülniük. Így azt kell
feltételeznünk, hogy jelentős mennyiségű láthatatlan tömeggel rendelkeznek,
és ennek gravitációs tere készteti gyorsabb keringésre a csillagokat,
valamint tartja meg őket pályájukon. Az ilyen láthatatlan anyag tömege kb.
10-szerese a láthatónak, és egy hatalmas korona formájában övezheti a
galaxist.
A lentikuláris (S0) galaxisok az elliptikus és spirális rendszerek között
átmenetet alkotnak. Koronggal és központi maggal rendelkeznek, magjuk
viszont általában nagyobb korongjukhoz képest, mint a spirálisoknál.
Korongjukban nincsenek felcsavarodott spirálkarok. Színük, csillagtartalmuk
az elliptikusokéra emlékeztet, a csillagkeletkezés fő szakasza már jó ideje
lezajlott bennük, többségük kevés csillagközi anyagot tartalmaz.
Forgássíkjuk egybeesik korongjukkal, ebben a spirálisokra hasonlítanak.
Szabálytalan galaxisok (Irr) azok az objektumok, melyek nem rendelkeznek
szimmetrikus felépítéssel. Méretük kicsi, tömegük általában 10 milliárd
naptömeg alatti. Többnyire sok csillagközi anyagot tartalmaznak, gyakran még
a spirálisoknál is többet, látható anyaguk 10-20%-át intersztelláris anyag
alkothatja. Külön csoportként említhetők meg a szabálytalanokon belül a kék
kompakt galaxisok, amelyek különálló II területekre, ionizált gázfelhőkre
emlékeztetnek. Ezek aktív csillagkeletkezés színhelyei, sok fiatal,
nagytömegű csillag alakítja ki színüket. Általában kisméretűek, tömegük
néhány százmillió naptömeg, átmérőjük néhány ezer fényév. Anyaguk csak
néhány százmillió évig képes "táplálni" a heves csillagkeletkezést. A
szabálytalan galaxisok eredete nem ismert, nagyrészük galaxisok közötti
kölcsönhatások során leszakadt, kidobott anyagtömeg lehet.
A galaxisok típusa és csillagtartalma között - mint ahogyan az a
fentiekből kiderült - összefüggést lehet felfedezni. Az elliptikusokban már
rég lezajlott a csillagkeletkezés fő szakasza, a spirálisokban jelenleg is
sok csillag keletkezik, és némelyik szabálytalan galaxis még a spirálisoknál
is több csillagközi anyagot tartalmaz. Mindazonáltal ezek nem egy fejlődési
folyamat különböző állomásait képviselik - az eltérő galaxistípusok
valószínűleg más-más folyamatok révén és eltérő körülmények között jöttek
létre. (Kivételes esetekben azért megváltozhat egy galaxis típusa. Ilyen
eseményre kerülhet sor például, amikor két spirálgalaxis összeütközésével
anyaguk összekeveredik, és elliptikus rendszert alkotnak. A galaxisok
kölcsönhatásakor anyagtömegek lökődhetnek ki, ezek apró szabálytalan
galaxisokként élhetnek tovább.)
A galaxisok látványa, megjelenése könnyen félrevezethet bennünket. A
jelenlegi kutatások szerint sok galaxisnál a látható anyag csak kis részét
képviseli a teljes tömegnek, melynek nagyobb hányada láthatatlan formában
van jelen. De gyakran a látható tartomány is megtévesztheti a szemlélődőt.
Ha egy spirális galaxisról készült felvételre pillantunk, két dolgot veszünk
észre elsőként: a fényes magot, valamint a körülötte tekergő ugyancsak
fényes spirálkarokat. Azt gondolhatnánk, hogy a korongban a csillagok nagy
része a spirálkarokban található, míg az azokat elválasztó sötét térségekben
csak elvétve akad egy-egy csillag - pedig a valóságban nem ez a helyzet. A
spirálkarok közötti régiók közel ugyanannyi csillagot tartalmaznak, mint a
karok fényes részei. A spirálkarok csupán azért feltűnőek, mert a rendkívül
nagy energiakibocsátású és fényességű csillagok többsége és a velük
kapcsolatban lévő gázfelhők itt találhatók. Mint azt már a "Csillagok élete"
című fejezetben megállapítottuk, az ilyen objektumok mindössze 1-2%-át
képviselik a csillagok teljes "nemzetségének". Miért csoportosulnak ezek az
égitestek a spirálkarokban? Ennek oka egyszerű: a spirálkarokban
kismértékben megnő a csillagközi anyag sűrűsége, és a körülmények kedveznek
a csillagkeletkezésnek, ezért itt sok csillag alakul ki. A nagyobb tömegű és
energiasugárzású objektumok élettartama azonban rövid, így leélik életüket,
mielőtt még messze jutnának a spirálkartól - azaz csak szülőhelyük közelében
tündökölhetnek.
A galaxis szó hallatán többnyire olyan hatalmas objektumok jutnak
eszünkbe, mint például az Androméda-galaxis. Sűrű magot, kavargó
spirálkarokat, óriási csillagközi felhőket és szinte megszámlálhatatlanul
sok csillagot képzelünk magunk elé. A galaxisok többsége azonban sokkal
kevésbé látványos objektum. A Lokális Halmaznak 33 tagja van (l. az
alábbiakban), ezek közül a legnagyobb tömegű az Androméda-galaxis és a
Tejútrendszer. A halmaz összes többi galaxisa kisebb, ezek közül sok az
előbbi kettőnek a kísérője. A mi kísérőgalaxisaink közül a Magellán-felhők a
legismertebbek, de még ezek sem mondhatók tipikus objektumoknak. A
Tejútrendszer átlagos kísérői a kisméretű törpegalaxisok, elliptikus és
szabálytalan törpe csillagvárosok. Ezek mindössze néhány millió csillagot
tartalmazó rendszerek, csillagtartalmukkal egy nagyobb gömbhalmaz is
felveheti a versenyt. A galaxisok nagyrészét ilyen törpék alkothatják,
mennyiségük körülbelül egy nagyságrenddel haladja meg a miénkhez hasonló
méretű galaxisok számát. Természetesen annak ellenére, hogy számuk hatalmas,
az általuk birtokolt tömeg kicsi.
Tejútrendszerünk tehát tekintélyes galaxis, azonban azt sem szabad hinni,
hogy rendkívüli objektum lenne. Akárcsak a csillagok esetében, ha messzebbre
tekintünk, itt is észrevehetjük, hogy hozzánk hasonló méretű galaxisokból
még sokmillió van szétszórva a Világegyetem általunk megfigyelt részében.
Sőt olyanok is akadnak, melyek tömege jócskán felül is múlja a mienkét.
Amikor egy távoli galaxishalmazról készült felvételt nézünk, jusson mindig
eszünkben, hogy csak a legfényesebb galaxisok hagytak nyomot
fotólemezeinken. A halványabbak, melyek száma nagyobb, egyáltalán nem
látszanak. Ugyanígy a felvételeken általában csak a fényesebb belső része
látható a galaxisoknak. Az utóbbi évek kutatásai egy még érdekesebb
ismerettel szolgáltak: nemcsak a kis galaxisok között találunk halványan
pislákolókat, hanem a nagyobbak, a Tejútrendszerünkkel megegyező méretűek
között is. Ezeket Kis Felületi Fényességű (Low Surface Brightness)
galaxisoknak nevezik, minden típusban előfordulnak. Olyan objektumok
lehetnek, amelyekben valamilyen okból kifolyólag rendkívül gyenge a
csillagkeletkezés.