משתמש:Rexsosthealien/טיוטה

היווצרות והתפתחות גלקסיות

מהי גלקסיה?

גלקסיה היא צבר כוכבים עצום. כל הכוכבים בגלקסיה קשורים זה לזה ע"י כוח הכבידה.

גלקסיות מופיעות במגוון צורות וגדלים, וכל גלקסיה מכילה בממוצע כמאות מיליוני  כוכבים, וכן מיליוני ערפיליות. על פי השערת החוקרים, במרכזה של כל גלקסיה מצוי, חור שחור, שהכבידה שלו חזקה במיוחד. קיימות ארבעה סוגי גלקסיות: גלקסיה ספיראלית, גלקסיה אליפטית, גלקסיה לא סדורה וגלקסיית רדיו.

חור שחור

על פי השערות החוקרים, במרכז כל גלקסיה ישנו חור שחור. לחור השחור יש כבידה חזקה, הוא בולע כל קרינה וחומר, ואינו פולט דבר. הכבידה החזקה שלו מושכת את הכוכבים, ובכך שומר עליהם במסלולם. החור השחור מהווה חלק גדול ממסת הגלקסיה. גרם שמים זה הוא בעל כבידה חזקה מאוד, עד שמהירות המילוט שלו גדולה ממהירות האור. את החור השחור לא ניתן לראות בשל הכבידה החזקה.

היווצרות גלקסיות

קיימות תאוריות רבות לגבי היווצרות גלקסיות, כאשר התאוריה הפשוטה ביותר היא שגלקסיות נוצרות, כתוצאה מתנודות קוונטיות בתקופה שלאחר המפץ הגדול. האסטרונומים מסבירים את תאוריה זו בכך שלאחר היווצרות היקום, תנודות קטנות בחומר, גרמו לכך שגז מימן והליום נמשכו בכוח המשיכה ליצירת ענני גז (הגלקסיות).  

תאוריה נוספת אומרת כי יש קשר בין מסת החור השחור, לבין גלקסיות ולאופן היווצרותן. ישנה פרופורציה בין גידלת הגלקסיה לגודל החור השחור, ככל שגלקסיה גדולה יותר, כך החור השחור במרכזה גדול יותר. לפי תאוריה זו, האופן בו גלקסיות נוצרו והתפתחו בעידן הקדום של היקום, שונה מהאופן שבו זה קורה כיום.

הקשר בין המסה האפלה לגודל וצורת הגלקסיה.

מחקרים רבים שנערכו אומרים כי יש קשר בין המסה האפלה לצורת הגלקסיה. מסה אפלה או חומר אפל היא חומר היפותטי, כלומר שלא קיים באופן וודאי, אלא על פי השערות. על פי מחקרים אלו, החומר האפל (או מסה אפלה) יכול להסביר תופעות רבות הקשורות בכוח הכבידה. המסה האפלה נמדדת באמצעות השפעתה על מסלולי המסה הנראית בגלקסיה, והיא גדולה בהרבה מהמסה הנראית בגלקסיה. המסה האפלה בעלת כוח כבידה גבוה מאוד, הגורם לתנועת הכוכבים. (המסה האפלה מהווה 75% ממסת היקום).

(בתמונה זו מוצג החומר האפל, במידה וקיים מסביב לגלקסיה. התמונה לקוחה מתוך אתר הידען)

על פי המחקרים, יש קשר בין כל גודל גלקסיה לצורתה. גלקסיות גדולות יוצרות צורה אליפטית, וגלקסיות קטנות צורה ספירלית (גלקסיית דיסק). גלקסיית דיסק מכילה גז קר, המעיד על כך שאין מספיק לחץ. ללא כוח צנטריפוגלי, הגז הקר היה קורס לנקודה אחת, כיוון שהכוח הצנטריפוגלי מונע ממנו ליפול מאונך לכיוון הסיבוב. בכיוון המקביל לציר הסיבוב, אין דבר המונע מהגז ליפול, ולכן נוצרת "דיסקית" דקה מאוד, וצורת הגלקסיה נראית כצורה של דיסק.

על פי מחקר של הקוסמולוג ד"ר יובל בירנבוים, גלקסיית דיסק נוצרת באופן יעיל, בהיעדר גל הלם יציב, שמונע את הנפילה החופשית של הגז. מצב של היעדר גל הלם יציב, נוצר כאשר מסת ההילה קטנה מטריליון שמשות. בהילות אלו הגז חודר אל תוך ההילה וזורם במהירות גבוהה, כאשר הוא עדיין קר.

המסה האפלה מייצבת את גלקסיית הדיסק, ובלעדיה הגלקסיה הייתה מתפרקת לגושים.

לעומת גלקסיית הדיסק, גלקסיות אליפטיות צורתן כדורית, והן נוצרות באופן שונה לגמרי. הגלקסיות האליפטיות נוצרות עקב התנגשות בין גלקסיות קטנות יותר, שנוצרו לאחר היווצרות כוכבים, עקב כך לגלקסיות אלו יש צורה יותר כדורית ואינן שטוחות. ההסבר לכך הוא, שבניגוד לגז, אשר יכול ליפול לתוך נקודה אחת למרכז הגלקסיה, כוכבים אינם זורמים לפי לחץ, ניתן להתייחס אליהם כמסה נקודתית, ואינם יכולים  להתקרר וליפול למרכז הגלקסיה.

לסיכום, רב מסת הגלקסיות מורכבת ממסה האפלה, חומר אפל שלא ניתן לצפייה, ובעל כוח משיכה גבוה וכוח צנטריפוגלי, אשר מאפשר את קיום הגלקסיה.

גלקסיית דיסק מאופיינת בעיקר בכך שהיא דקה מאוד, בעלת יכולת להסתובב במהירות, ובעלת צורה כפי צורת דיסקית. בגלקסיית דיסק אין מספיק לחץ, אך הכוח הצנטריפוגלי מונע מהגז ליפול אל מרכזה.

גלקסיה אליפטית מאופיינת בעיקר בצורה של כדור פחוס/צלחת, ואין בה כמעט כוכבים צעירים, כיוון שהיא נוצרת לאחר היווצרות הכוכבים. לכן, הכוכבים בה לרב הינם כוכבים "מבוגרים".

על פי השערות החוקרים, בכל מרכז גלקסיה מצויו חור שחור, שמהווה גם חלק גדול במסת הגלקסיה שאינה נראית לעין (החומר האפל).

ישנו תהליך אשר מפסיק את התכווצות גלקסיות הדיסק, אך אסטרונומים לא יודעים בוודאות מהו תהליך זה. לפי השערה אחת, הקרינה נפלטת מכוכבים צעירים, או מגלעינים פעילים של גלקסיות, היכולים להאט את קצב ההתכווצות של הגלקסיה. הקרינה הנפלטת מקרבת החור השחור בתהליך גדילתו, יוצרת התחממות גז ולכן מעכבת את התכווצות הגלקסיה.

מספר דברים המשותפים לכל הגלקסיות

• גלקסיות הן צבר של כוכבים, כלומר כל גלקסיה מכילה מאות מיליוני כוכבים.
• גלקסיות מורכבות בעיקר מאבק וגז כוכבים.
• הכוכבים בגלקסיות מוחזקים במסלולם באמצעות כוח הכבידה, שחל ביניהם, וכוח הכבידה של הגלקסיה.
• הגודל הממוצע של גלקסיות נע בין גלקסיות ננסיות, המכילות כעשרה מיליון כוכבים, לגלקסיות ענק, המכילות כמאה טריליון כוכבים.

מיזוג גלקסיות

כל תהליכי ההתפתחות של גלקסיה הם תהליכים מאוד איטיים ויציבים וכך גם מיזוגי גלקסיות. התמזגויות של גלקסיות הן תופעה נפוצה ביקום. מיזוגי הגלקסיות המוכרות לנו דומות למכוניות קטנות המתנגשות.

מיזוג הגלקסיות הוא תהליך בו משתתפות שתי גלקסיות או יותר. בתהליך זה כוח הכבידה גורם לגלקסיות קרובות להסתחרר זו עם זו עד, שלבסוף, במשך מיליארדי שנים, הן מתמזגות לכדי גלקסיה אחת. בדרך כלל, משתתפות בתהליך גלקסיות לווין בעליי מסה קטנה, המקיפות גלקסיה אחרת בעלת מסה גדולה וכך הגלקסיות הלווין מתמזגות בתהליך אטי עם הגלקסיה הגדולה ליצירת גלקסיה גדולה יותר.

ברוב המקרים הכוכבים של הגלקסיות, ש"נאכלו" מוצאים מקום בין הכוכבים של הגלקסיה הקולטת, ולכל הכוכבים יש מספיק מקום. לעומת זאת, ככל הנראה שלא יקרה כך גם במקרים של מיזוגי גלקסיות גדולות כמו שביל החלב ואנדרומדה.

מיזוג גלקסיות היא אחד האירועים העיקריים, הגורמים להולדת כוכבים חדשים כאשר, המיזוג גורם לשינויים במאזן האבק בגלקסיות ויוצרים חממות כוכבים חדשות, כך נוצרים כוכבים חדשים מתוך הערפיליות, שנוצרות. במקרה של גלקסיות דיסק, תהליך המיזוג יכול להיות מאוד הרסני, משום שגלקסיות דיסק הן מאוד דקות ושבריריות.

(בתמונה מוצג מיזוג גלקסיות, כפי שנצפה ע"י טלסקופ החלל האבל. התמונה לקוחה מתוך אתר נאס"א)

סוף חייה של הגלקסיה

כפי שיש תאוריות רבות לגבי היווצרות הגלקסיות, ישנן גם תאוריות לגבי מותה של גלקסיה וסוף חייה. תאוריה אחת אומרת כי גלקסיות מתות, כתוצאה מכך שחומרי הדלק הגורמים להיווצרות הכוכבים נגמרים. דבר זה גורם להיווצרות הכוכבים להיפסק, ובכך ל"חנק" של הגלקסיה.

תאוריה נוספת אומרת, כי חומרי הדלק של הגלקסיה נגמרו, כתוצאה מכוח פנימי כמו חור שחור. כמו כן, ישנה תאוריה הואמרת כי מותה של גלקסיה, נגרם כתוצאה מהשתלבות של גלקסיה זו עם גלקסיה אחרת.     

גלקסיה מתה לאחר זמן רב, אפילו מליארדי שנים.