Spiral galaksiler

Gökyüzündeki galaksilerin hepsi aynı kalıpta değildir; bu derste biçim olarak en göze batan grup olan spiral galaksileri baştan sona işliyoruz. Yapılarını, spiral kolların nasıl oluştuğunu, çubuklu ve çubuksuz türlerini ve eliptik galaksilerle farklarını somut örneklerle anlatıyoruz. Büyük resmi önce kurmak istersen Galaksi nedir? dersine, serinin tamamı için Astronomi dersleri sayfasına bakabilirsin.

Spiral Galaksi Nedir?

Spiral galaksi, ortasında yıldızlardan oluşan parlak bir çekirdek ile bu çekirdeğin çevresinde sarmal kollar hâlinde uzanan geniş ve ince bir diskten meydana gelen galaksidir. “Spiral” sözcüğü “sarmal” demektir ve galaksinin en ayırt edici özelliği olan kolları tanımlar. Bu galaksilerin bir diğer ortak özelliği dönme hareketidir: disk, merkezi etrafında milyonlarca yıl süren düzenli bir dönüş yapar; sistemin tamamı kendi ekseninde yavaşça dönen düzgün bir çarkı andırır. Bizim de içinde bulunduğumuz Samanyolu bu gruptandır; Andromeda (M31) ve Üçgen (M33) galaksisi de gökyüzünde en iyi bilinen spiral örnekleridir. Büyük ve parlak galaksilerin yaklaşık yarısından fazlası spiraldir; bu yüzden galaksi kitaplarının kapağında çoğunlukla bir spiral görürsün.

Spiral Galaksinin Bölümleri

Bir spiral galaksiyi üç ana bölüm hâlinde incelemek konuyu kolaylaştırır:

Çekirdek ve şişkinlik (bulge)

Merkezde, birbirine sıkışmış çok sayıda yaşlı ve sarımsı-kırmızı yıldız bulunur. Bu bölgeye şişkinlik, yani “bulge” denir. Büyük spirallerin merkezinde milyonlarca Güneş kütleli süperkütleli kara delikler bulunur; bunlar galaksinin en parlak noktasına yakın durur ama galaksinin ışığının çoğunluğunu üretmez.

Disk

Çekirdeği çevreleyen ince, geniş tabakadır; gaz, toz ve genç yıldızlar burada toplanır. Spiral kolların çizildiği bölge diskin ta kendisidir ve yıldız oluşumu esas olarak bu tabakada sürer. Disk boyunca uzanan gaz ve toz bulutları ışığı soğurarak arkalarındaki bölgeleri örtebilir.

Halo (küremsi örtü)

Diski her yönden saran, seyrek dağılmış yaşlı yıldızlardan ve küresel yıldız kümelerinden oluşan geniş örtüdür. Halo ışığı sönüktür ama kütlesi küçümsenemeyecek kadar büyüktür; dönme hızları ölçümleri, halonun görünmeyen madde ile dolu olduğuna dair güçlü ipuçları verir.

Spiral Kollar Nasıl Oluşur?

Kollar ne olduğu ilk düşündüğün şey değildir: kollar, diskin üzerinde sabit duran yıldız kümeleri değildir. En iyi benzetiş yol trafiğidir. Bir otoyolda yavaşlayan bir araç zinciri düşün: arabalar durmadan zincirin içinden geçer, ama sıkışıklık bölgesi hep aynı yerde kalır. Spiral kollar da diskin içinde ilerleyen bir yoğunluk dalgasıdır; yıldızlar kola girer, sıkışan bölgeden geçer ve çıkarak yoluna devam eder.

Bu sıkışma astronomi için çok değerlidir: kola giren gaz bulutları birbirine yaklaşıp çöker ve yeni yıldızlar doğar. Bu yüzden kollar, kısa ömürlü ama çok parlak mavi genç yıldızlarla ve pembe gaz bulutlarıyla ışıldar; aradaki boşluklar ise daha sönük ve daha kırmızımsı görünür. Kolların öte yandan bize “geriye sarılmış” görünmesi de bu dalga yapısıyla açıklanır; diskin iç bölgeleri dış bölgelerden hızlı döndüğü için sabit bir kol deseni, zamanla gittikçe sıkışan bir sarmala dönüşür ve gözlemler bu beklenen bozulmayı göstermez.

Çubuklu ve Çubuksuz Spiraller: Sınıflama

Spiraller, Hubble’ın biçim sınıflamasında iki gruba ayrılır: merkezi düz bir çubukla (bar) geçen çubuklu spiraller (SB) ve çubuğu olmayan düz spiraller (S). Her iki grupta da a’dan c’ye doğru giden harfler şunu anlatır: “a” tipinde şişkinlik büyük, kollar sıkı sarılı ve düzensiz; “c” tipinde şişkinlik küçük, kollar gevşek ve belirgin; “b” ise ikisinin arasıdır.

• Sa: büyük çekirdek, sıkı sarılmış kollar.
• Sb: orta büyüklükte çekirdek, belirgin sarmal kollar.
• Sc: küçük çekirdek, açık ve dağınık kollar.
• SBa, SBb, SBc: aynı özellikler, ama merkezden geçen bir çubukla birlikte. Samanyolu, bu çubuklu gruptandır.

Çubuğun görevi gazı merkeze taşımaktır; çubuk boyunca akan gaz, merkezdeki yıldız oluşumunu ve büyümeyi besler.

Spiral ile Eliptik Galaksi Arasındaki Fark

İki grubu yan yana koyduğunda farklar hemen netleşir. Eliptik galaksiler düzgün bir elipsoid biçiminde, tek tip yaşlı yıldızdan oluşan sakin sistemlerdir; spiraller ise canlı ve değişken disklerdir:

• Biçim: spiralin ince bir diski ve kolları vardır; eliptik her yönde yuvarlaklaşan bir elipsoittir.
• Gaz ve toz: spiraller gaz ve toz bakımından zengindir; eliptiklerde bu madde büyük ölçüde tükenmiştir.
• Yıldız oluşumu: spiral disklerde yeni yıldızlar doğmaya devam eder; eliptiklerde yıldız oluşumu çoktan durmuştur.
• Yıldız nüfusu: spiraller genç mavi yıldızlarla yaşlı yıldızları birlikte barındırır; eliptikler ağırlıkla yaşlı, kırmızı yıldızlıdır.
• Hareket: spiral diskler düzenli biçimde döner; eliptiklerdeki yıldızlar rastgele yönlerde hareket eder.
• Çevre: eliptikler galaksi kümelerinin merkezlerine yığılır; spiraller daha çok kümelerin dışındaki sakin bölgelerde bulunur.

Düzgün bir biçim yakalayamamış üçüncü grup için Düzensiz galaksiler dersine, biçimlerin zamanla nasıl değiştiği için Galaksilerin oluşumu dersine göz atabilirsin.

Sık Yapılan Hatalar ve Yanılgılar

Spiral galaksiler konusunda en çok takılan noktalar şunlardır; her birini doğru karşılığıyla oku:

• “Kollar galaksideki yıldızların kendisidir.” Değil; kollar, diskin içinden geçen bir yoğunluk dalgasıdır. Yıldızlar kola girer ve çıkar; kol, sabit bir üye listesi değildir.
• “Kol içindeki yıldızlar birbirine çarpar.” Yıldızlar arası mesafeler o kadar büyüktür ki yıldız-yıldız çarpışması pratikte söz konusu değildir. Sıkışan şey yıldızlar değil, gaz ve toz bulutlarıdır.
• “Her spiral galaksi her açıdan sarmal görünür.” Görünüş açıya bağlıdır: yüzüne baktığında kollar nettir, tam kenardan bakınca galaksi yalnızca ince bir çizgi gibi görünür ve sarmal yapı seçilemez.
• “Samanyolu’nun spiral fotoğrafı vardır.” Biz galaksinin içindeyiz; dışarıdan bir fotoğraf çekilemez. Samanyolu haritası, radyo ve kızılötesi ölçümlerle adım adım çıkarılan bir yeniden yapılandırmadır.
• “Spiral kollar, gezegen yörüngeleri gibi düzenli kapalı eğrilerdir.” Galaktik ölçek ile Güneş Sistemi ölçeği farklı mekanizmalarla çalışır; kollar bir yoğunluk dalgası, gezegen yörüngeleri ise kütle çekimine bağlı kapalı yolların sonucudur. İkisini aynı kalıba sokmak yanıltır.