GALAKSI: KARAKTERISTIK, KOMPONEN, JENIS, BENTUKAN - ARTE - 2024

Sebuah galaksi adalah konglomerasi obyek astronomi dan materi, seperti gas dan debu awan, miliaran bintang, nebula, planet, asteroid, komet, lubang hitam, dan bahkan banyak materi gelap, semua berkat terstruktur untuk gaya gravitasi.

Tata surya kita adalah bagian dari galaksi spiral besar yang disebut Bima Sakti. Nama yang berasal dari bahasa Yunani ini dapat diterjemahkan sebagai "jalur susu", karena kemiripannya dengan pita remang-remang yang melintasi bola angkasa.

Gambar 1. Galaksi lentikular indah yang dikenal sebagai Galaksi Sombrero M104 di konstelasi Virgo, berjarak 29,35 juta tahun cahaya, terlihat dengan teleskop Hubble. Sumber: Wikimedia Commons.

Pada malam musim panas yang cerah, hal ini dapat diamati dengan sangat baik antara konstelasi Scorpio dan Sagitarius, karena ke arah itu terdapat nukleus dan di mana kepadatan bintang jauh lebih tinggi.

Sejarah penemuan galaksi

Pemikir dan matematikawan besar Yunani, Democritus dari Abdera (460-370 SM) adalah orang pertama yang menyarankan - pada zamannya tidak ada teleskop - bahwa Bima Sakti sebenarnya terdiri dari ribuan bintang yang sangat jauh sehingga tidak dapat dibedakan. lain.

Butuh beberapa saat sebelum Galileo (1564-1642) setuju dengannya, ketika menunjuk teleskopnya dia menemukan bahwa ada lebih banyak bintang di langit daripada yang bisa dia hitung.

Galileo Galilei - Sumber: Domenico Tintoretto

Filsuf Jerman Immanuel Kant (1724-1804) berspekulasi bahwa Bima Sakti terdiri dari ribuan tata surya dan bahwa keseluruhannya berbentuk elips dan berputar secara ritmis di sekitar pusat.

Lebih jauh, dia juga menyarankan bahwa ada kumpulan bintang dan planet lain seperti Bima Sakti dan menyebutnya pulau alam semesta. Pulau-pulau jagat raya ini akan terlihat dari Bumi sebagai bagian kecil dari cahaya yang redup.

20 tahun kemudian, pada 1774, katalog Messier muncul, kumpulan 103 objek luar angkasa yang terlihat hingga saat ini dan dibuat oleh astronom Prancis Charles Messier (1730-1817).

Diantaranya adalah beberapa calon pulau alam semesta, yang dikenal sebagai nebula. Nebula M31 adalah salah satunya, yang sekarang dikenal sebagai galaksi tetangga Andromeda.

William Herschel (1738-1822) akan memperluas daftar objek luar angkasa menjadi 2.500 dan pertama kali menjelaskan bentuk Bima Sakti. Namun, para ilmuwan belum menyadari bahwa nebula tertentu seperti M31 sendiri adalah konglomerat bintang besar yang mirip dengan Bima Sakti.

Diperlukan teleskop dengan resolusi yang memadai, dan dapat dibeli pada tahun 1904 ketika teleskop besar di Observatorium Mount Wilson di California dibangun dengan cermin berdiameter 100 inci. Baru pada saat itulah ukuran alam semesta menjadi jelas, karena Bima Sakti yang sudah sangat besar hanyalah satu galaksi, di antara konglomerat yang tak terhitung banyaknya.

Pada tahun 1924, Edwin Hubble (1889-1953) berhasil mengukur jarak ke salah satu nebula spiral ini, mengamati bintang mirip Cepheid di objek M31, nebula berbentuk spiral paling luar biasa yang disebut Andromeda.

Cepheid adalah bintang yang kecerahannya berubah secara berkala dan ini sebanding dengan periodenya. Yang lebih cerah memiliki periode yang lebih lama.

Pada saat itu, Harold Shapley (1885-1972) telah memperkirakan ukuran Bima Sakti, tetapi ukurannya sangat besar sehingga dia yakin bahwa nebula Andromeda berada di bagian dalam Bima Sakti.

Namun, Hubble menetapkan bahwa jarak ke Andromeda Cepheids jauh lebih besar daripada ukuran Bima Sakti dan oleh karena itu tidak dapat ditemukan di dalamnya. Andromeda, seperti Bima Sakti, adalah galaksi tersendiri, meskipun untuk waktu yang lama tetap disebut "nebula ekstragalaktik".

Karakteristik umum

Galaksi memiliki bentuk dan, seperti yang akan kita lihat nanti, mereka dapat diklasifikasikan menurut kriteria ini. Mereka juga mengandung massa dan sama sekali bukan entitas statis, karena mereka memiliki gerakan.

Ada galaksi raksasa dan sangat terang, seperti Bima Sakti dan Andromeda, dan juga galaksi yang disebut "katai", yang kecerahannya seribu kali lebih kecil. Untuk membiasakan diri dengan ukuran, ada baiknya mengetahui beberapa satuan pengukuran yang digunakan dalam astronomi. Pertama kita memiliki tahun cahaya.

Tahun cahaya adalah satuan jarak yang sama dengan jarak yang ditempuh cahaya dalam satu tahun. Karena kecepatan cahayanya 300.000 km / s, dikalikan dengan jumlah detik dalam 365 hari, hasilnya kira-kira 9 setengah miliar kilometer.

Untuk tujuan perbandingan, jarak dari Matahari ke Bumi adalah 8,5 menit cahaya, sekitar 150 juta kilometer, yang secara kasar setara dengan satu AU atau satuan astronomi, berguna dalam pengukuran di Tata Surya. Bintang terdekat berikutnya ke Matahari adalah Proxima Centauri pada 4,2 tahun cahaya.

AU memunculkan unit lain yang banyak digunakan: parsec atau paralaks dari satu detik busur. Bahwa suatu titik berada pada jarak satu parsec, artinya paralaksnya sama dengan 1 arc second antara Bumi dan Matahari. Gambar berikut menjelaskannya:

Gambar 2. Skema untuk mendefinisikan parsec. Sumber: Wikimedia Commons. Kes47 (?).

Ukuran, pergerakan dan komposisi kimia

Ukuran galaksi sangat bervariasi, dari yang sangat kecil hingga hampir tidak memiliki seribu bintang, hingga galaksi elips raksasa yang akan kita bahas secara detail nanti.

Jadi, kita memiliki Bima Sakti berdiameter sekitar 100.000 tahun cahaya, merupakan galaksi yang besar, tetapi bukan yang terbesar. NGC 6872 berukuran 520.000 tahun cahaya, sekitar 5 kali diameter Bima Sakti, dan merupakan galaksi spiral terbesar yang diketahui hingga saat ini.

Galaksi tidak statis. Secara umum, bintang dan awan gas dan debu memiliki gerakan rotasi di sekitar pusatnya, tetapi tidak semua bagian galaksi berputar dengan kecepatan yang sama. Bintang-bintang di tengah berputar lebih cepat daripada yang di luar, yang disebut rotasi diferensial.

Mengenai komposisi kimia, unsur paling umum di alam semesta adalah hidrogen dan helium. Di dalam bintang, seperti reaktor fusi nuklir, unsur terberat yang kita ketahui terbentuk melalui tabel periodik.

Warna dan luminositas galaksi berubah seiring waktu. Galaksi yang lebih muda lebih biru dan lebih terang dari galaksi yang lebih tua.

Galaksi berbentuk elips cenderung ke arah merah, dengan banyak bintang yang lebih tua, sedangkan yang tidak beraturan berwarna biru. Dalam galaksi berbentuk spiral, biru terkonsentrasi ke tengah dan merah ke pinggiran.

Komponen galaksi

Saat mengamati galaksi, struktur seperti berikut ini dapat diidentifikasi, yang terdapat di Bima Sakti, yang diambil sebagai model karena paling baik dipelajari:

Disko dan halo

Dua struktur dasar galaksi kita adalah piringan dan halo. Piringan tersebut berada di bidang tengah yang ditentukan oleh galaksi dan mengandung sejumlah besar gas antarbintang yang menghasilkan bintang baru. Ini juga berisi bintang tua dan gugus terbuka - pengelompokan bintang yang tidak terstruktur dengan baik.

Perlu diperhatikan bahwa tidak semua galaksi memiliki laju pembentukan bintang yang sama. Galaksi elips diyakini memiliki kecepatan yang jauh lebih rendah, tidak seperti spiral.

Matahari terletak di piringan galaksi Bima Sakti, pada bidang simetri dan seperti semua bintang di piringan itu, ia mengorbit galaksi mengikuti jalur yang kira-kira melingkar dan tegak lurus dengan sumbu rotasi galaksi. Diperlukan waktu sekitar 250 juta tahun untuk menyelesaikan satu orbit.

Halo menutupi galaksi dengan volume spheroidal yang kurang padat, karena merupakan wilayah dengan lebih sedikit debu dan gas. Ini berisi gugus bola, bintang-bintang yang dikelompokkan berdasarkan aksi gravitasi dan jauh lebih tua dari piringan, bintang individu dan juga yang disebut materi gelap.

Materi gelap adalah jenis materi yang sifatnya tidak diketahui. Namanya berasal dari fakta bahwa ia tidak memancarkan radiasi elektromagnetik dan keberadaannya telah diajukan untuk menjelaskan fakta bahwa bintang-bintang di luar bergerak lebih cepat dari yang diharapkan.

Kecepatan pergerakan bintang terhadap pusat galaksi bergantung pada bagaimana materi terdistribusi, karena gaya tarik gravitasi itulah yang menyebabkan bintang tetap berada di orbit. Kecepatan yang lebih cepat berarti ada lebih banyak materi yang tidak dapat dilihat: materi gelap.

Bola lampu, inti galaksi, dan batang

Selain cakram dan halo, di galaksi terdapat tonjolan, tonjolan pusat, atau inti galaksi, di mana terdapat kepadatan bintang yang lebih besar, sehingga sangat bercahaya.

Bentuknya kira-kira bulat -meskipun Bima Sakti lebih seperti kacang- dan di tengahnya terdapat nukleus, yang terdiri dari lubang hitam, sebuah fakta yang tampaknya umum di banyak galaksi, terutama di yang spiral.

Objek yang berada di sekitar inti berputar, seperti yang telah kami katakan, jauh lebih cepat daripada yang lebih jauh. Di sana kecepatannya sebanding dengan jarak ke pusat.

Beberapa galaksi spiral seperti galaksi kita memiliki batang, struktur yang membentang melalui pusat dan dari mana lengan spiral muncul. Ada lebih banyak galaksi spiral daripada galaksi spiral yang tidak dibatasi.

Batang diyakini memungkinkan pengangkutan materi dari ujung ke bola lampu, menebalnya dengan mendorong pembentukan bintang di inti.

Gambar 3. Komponen Bima Sakti. Matahari berada di salah satu lengan dan memiliki gerakan rotasi mengelilingi pusat galaksi, serta memiliki gerakan vertikal. Sumber: Wikimedia Commons.

Jenis galaksi

Hal pertama yang dihargai saat mengamati galaksi melalui teleskop adalah bentuknya. Galaksi Andromeda yang besar, misalnya, berbentuk spiral, sedangkan NGC 147 pendampingnya berbentuk elips.

Sistem klasifikasi galaksi didasarkan pada bentuk yang mereka miliki dan yang paling banyak digunakan saat ini adalah garpu tala atau urutan Hubble, dibuat sekitar tahun 1926 oleh Edwin Hubble, dan kemudian dimodifikasi oleh dirinya sendiri dan astronom lain, seiring dengan munculnya informasi baru.

Hubble merancang skema tersebut dengan keyakinan bahwa itu mewakili semacam evolusi galaksi, tetapi hari ini diketahui bahwa bukan itu masalahnya. Huruf digunakan dalam urutan untuk menunjukkan galaksi: E untuk galaksi elips, S untuk galaksi spiral, dan Irr untuk galaksi yang bentuknya tidak beraturan.

Gambar 4. Garpu tala Hubble. Sumber: Wikimedia Commons.

Galaksi elips

Di sebelah kiri, di leher garpu tala, adalah galaksi elips yang diwakili oleh huruf E. Bintang-bintang yang menyusunnya didistribusikan dengan cara yang kurang lebih seragam.

Angka yang menyertai huruf tersebut menunjukkan seberapa elips galaksi tersebut -eliptisitas-, dimulai dari E0 yang paling bulat, hingga E7 yang paling rata. Tidak ada galaksi dengan eliptisitas lebih besar dari 7 yang telah diamati. Menandakan parameter ini sebagai є:

Є = 1 - (β / ɑ)

Dengan α dan β sebagai semi-sumbu mayor dan minor masing-masing dari elips. Namun, informasi ini bersifat relatif, karena kita hanya melihat dari Bumi. Misalnya, tidak mungkin untuk mengetahui apakah galaksi yang ditunjukkan pada tepinya berbentuk elips, lentikular, atau spiral.

Galaksi elips raksasa adalah salah satu objek terbesar di alam semesta. Galaksi ini paling mudah diamati, meskipun versi yang jauh lebih kecil, yang disebut galaksi elips katai, jauh lebih melimpah.

Gambar 5. Galaksi elips NGC 1316, di konstelasi Fornax, bergabung dengan galaksi lain yang lebih kecil. Sumber: Kredit gambar: NASA / JPL-Caltech / CTIO.

Galaksi lentikuler dan spiral

Galaksi lentikuler berbentuk cakram, tanpa lengan spiral, tetapi dapat terhalang. Nomenklatur mereka adalah S0 atau SB0 dan mereka berada tepat di garpu gambar. Bergantung pada jumlah debu (zona serapan tinggi) pada disk Anda, mereka dibagi lagi menjadi S01, SB01 hingga S03 dan SB03.

Galaksi S adalah galaksi spiral yang sebenarnya, sedangkan SB adalah galaksi spiral berpalang, karena spiral tampak menonjol dari batang melalui tonjolan pusat. Sebagian besar galaksi memiliki bentuk ini.

Kedua kelas galaksi tersebut pada gilirannya dibedakan berdasarkan tingkat kemudahan lengan spiral dan ditandai dengan huruf kecil. Ini ditentukan dengan membandingkan ukuran tonjolan terbesar dengan panjang disk: L tonjolan / L disk.

Gambar 6. Galaksi spiral Andromeda yang indah di konstelasi Cassiopea. Sumber: Gambar Wikimedia Commons dari NASA).

Misalnya, jika hasil bagi ini ≈ 0,3, galaksi dilambangkan sebagai Sa jika spiral sederhana, atau SBa jika berpalang. Dalam hal ini, spiral tampak lebih rapat dan konsentrasi bintang di lengan lebih lemah.

Saat urutan berlanjut ke kanan, spiral tampak lebih longgar. Rasio tonjolan / cakram untuk galaksi-galaksi ini adalah: L tonjolan / L cakram ≈ 0,05.

Jika galaksi memiliki karakteristik perantara, maksimal dua huruf kecil dapat ditambahkan. Misalnya Bima Sakti diklasifikasikan oleh beberapa orang sebagai SBbc.

Galaksi tak beraturan

Ini adalah galaksi yang bentuknya tidak sesuai dengan pola yang dijelaskan di atas.

Hubble sendiri membaginya menjadi dua kelompok: Irr I dan Irr II, di mana yang pertama hanya sedikit lebih terorganisir daripada yang terakhir, karena mereka memiliki sesuatu yang mengingatkan pada bentuk lengan spiral.

Galaksi Irr II, bisa dikatakan, tidak berbentuk dan tanpa struktur internal yang dapat dikenali. Baik Irr I dan Irr II biasanya lebih kecil dari galaksi elips atau galaksi spiral yang megah. Beberapa penulis lebih suka menyebutnya sebagai galaksi katai. Di antara galaksi tak beraturan yang paling dikenal adalah Awan Magellan yang bertetangga, diklasifikasikan sebagai Irr I.

Gambar 7. Galaksi tak beraturan NGC 5408, ditemukan di konstelasi Centaurus oleh John Herschel pada tahun 1834. Awalnya diyakini sebagai nebula planet. Sumber: Wikimedia Commons.

Setelah publikasi urutan Hubble, astronom Perancis Gerard de Vaucouleurs (1918-1995) menyarankan untuk menghapus nomenklatur Irr I dan Irr II dan menyebut Irr I, yang memiliki beberapa lengan spiral, sebagai galaksi Sd-SBd, Sm - SBm atau Im ("m" untuk galaksi Magellan).

Terakhir, galaksi yang bentuknya benar-benar tidak beraturan dan tanpa jejak spiral disebut Go. Dengan ini, klasifikasi modern tetap seperti ini:

Bagaimana galaksi terbentuk?

Pembentukan galaksi adalah bahan diskusi aktif hari ini. Ahli kosmologi percaya bahwa alam semesta awal cukup gelap, dipenuhi awan gas dan materi gelap. Ini karena teori bahwa bintang-bintang pertama terbentuk dalam beberapa ratus juta tahun setelah Big Bang.

Begitu mekanisme produksi bintang diberlakukan, ternyata laju naik dan turunnya. Dan karena bintang merupakan penyusun galaksi, terdapat mekanisme berbeda yang mengarah pada pembentukan galaksi.

Gaya tarik gravitasi adalah gaya primitif yang menggerakkan pembentukan benda-benda kosmik. Akumulasi kecil materi di beberapa titik menarik lebih banyak materi dan mulai menumpuk.

Galaksi Bima Sakti diyakini bermula seperti ini: akumulasi kecil materi yang pada akhirnya memunculkan gugus halo yang berbentuk bola, di antaranya adalah bintang tertua di galaksi.

Rotasi melekat pada akumulasi massa yang mengikuti periode awal pembentukan bintang ini. Dan dengan rotasi momentum sudut tercipta, yang kekekalannya menghasilkan runtuhnya massa bola yang mengubahnya menjadi piringan datar.

Ukuran galaksi bisa bertambah dengan bergabung dengan galaksi lain yang lebih kecil. Hal ini diyakini terjadi hari ini dengan Bima Sakti dan tetangganya yang lebih kecil, awan Magellan.

Penggabungan lain yang diharapkan di masa depan yang sangat jauh adalah tabrakan dengan Andromeda yang, tidak seperti kebanyakan galaksi, mendekati kita. Andromeda saat ini berjarak 2,2 juta tahun cahaya.

Ada berapa galaksi di alam semesta?

Meskipun sebagian besar ruang kosong, ada jutaan galaksi, mungkin 100 triliun di antaranya, menurut beberapa perkiraan. Yang lain memperkirakan 2 triliun galaksi. Sebagian besar alam semesta masih belum dijelajahi dan tidak ada jawaban pasti untuk pertanyaan ini.

Hanya dalam 12 hari, Teleskop Luar Angkasa Hubble menemukan 10.000 galaksi dalam bentuk yang paling bervariasi. Jumlah galaksi sebenarnya di alam semesta tidak diketahui. Saat mengamati dengan teleskop, perlu ditekankan bahwa Anda melangkah lebih jauh tidak hanya dalam jarak, tetapi juga dalam waktu.

Sinar matahari yang kita lihat membutuhkan waktu 8,5 menit untuk mencapai kita. Pemandangan Andromeda yang kami amati dengan teropong adalah 2,2 juta tahun yang lalu. Itulah mengapa apa yang kita lihat dari Bumi berada dalam jangkauan alam semesta yang dapat diamati. Untuk saat ini tidak ada cara untuk melihat apa yang ada di baliknya.

Salah satu cara untuk memperkirakan berapa banyak galaksi yang ada di alam semesta yang dapat diamati adalah dengan mengambil bidikan lapangan yang sangat dalam dari Hubble atau XDF, yang mewakili area kecil dari bola langit.

Dalam satu bidikan semacam itu, 5500 galaksi ditemukan berjarak 13,2 miliar tahun cahaya. Dengan mengalikan nilai ini dengan jumlah XDF untuk seluruh bola langit, mereka memperkirakan 100.000 juta galaksi yang disebutkan.

Semuanya menunjukkan bahwa di masa lalu ada lebih banyak galaksi daripada yang ada sekarang, tetapi lebih kecil, biru, dan bentuknya lebih tidak beraturan daripada galaksi spiral elegan yang kita lihat sekarang.

Contoh galaksi

Meskipun ukurannya sangat besar, galaksi tidak soliter, melainkan dikelompokkan ke dalam struktur hierarki.

Bima Sakti termasuk dalam apa yang disebut Grup Lokal, di mana semua anggotanya - sekitar 54 - berada pada jarak tidak lebih dari 1 Mega-parsec. Kemudian kepadatan galaksi berkurang hingga muncul gugus lain yang mirip dengan Grup Lokal.

Di antara banyaknya variasi galaksi yang ditemukan, beberapa contoh mengejutkan untuk kekhususannya patut diperhatikan:

Galaksi elips raksasa

Galaksi terbesar yang ditemukan sejauh ini berada di pusat gugusan galaksi. Mereka adalah galaksi elips besar yang gravitasinya menarik galaksi lain, menelannya. Di galaksi-galaksi ini kecepatan pembentukan bintang sangat rendah, sehingga untuk terus berkembang mereka menjebak bintang lainnya.

Galaksi aktif

Galaksi aktif, tidak seperti galaksi yang lebih normal dan sunyi seperti Bima Sakti, memancarkan frekuensi energi yang sangat tinggi, jauh lebih tinggi daripada yang dipancarkan oleh inti bintang, umum di galaksi mana pun.

Frekuensi energi tinggi yang kekuatannya setara dengan milyaran matahari ini keluar dari inti objek seperti quasar, yang ditemukan pada tahun 1963. Anehnya, quasar, salah satu objek paling terang di alam semesta, mampu mempertahankan laju ini selama jutaan tahun.

Galaksi Seyfert adalah contoh lain galaksi aktif. Sejauh ini beberapa ratus di antaranya telah ditemukan. Intinya memancarkan radiasi yang sangat terionisasi, bervariasi dalam waktu.

Gambar 8. Galaksi Seyfert M 106. Sumber: Wikimedia Commons. Sinar-X: NASA / CXC / Univ. dari Maryland / AS Wilson et al.; Optik: Pal.Obs. DSS; IR: NASA / JPL-Caltech; VLA: NRAO / AUI / NSF

Diyakini bahwa di sekitar pusat, sejumlah besar bahan gas mengalir menuju lubang hitam pusat. Hilangnya massa melepaskan energi radiasi dalam spektrum sinar-X.

Galaksi radio adalah galaksi elips yang memancarkan frekuensi radio dalam jumlah besar, sepuluh ribu kali lebih banyak dari galaksi biasa. Dalam galaksi ini terdapat sumber - lobus radio - yang dihubungkan oleh filamen materi ke inti galaksi, yang memancarkan elektron di hadapan medan magnet yang kuat.

Referensi

1. Carroll, B. Pengantar Astrofisika Modern. 2nd. Edisi. Pearson. 874-1037.
2. Galaksi. Diperoleh dari: es.wikipedia.org
3. Bagaimana itu bekerja. 2016. Buku Luar Angkasa. 8. Ed. Imagine Publishing Ltd. 134-150.
4. Galaksi. Diperoleh dari: astrofisica.cl/astronomiaparatodos.
5. Oster, L. 1984. Astronomi Modern. Pembalikan Editorial. 315-394.
6. Pasachoff, J. 1992. Bintang dan Planet. Peterson Field Guides. 148-154.
7. Quora. Ada berapa galaksi? Diperoleh dari: es.quora.com.
8. Penguasa untuk mengukur alam semesta. Diperoleh dari: henrietta.iaa.es
9. Apa itu galaksi? Diperoleh dari: spaceplace.nasa.gov.