Astronomer kan stadig ikke sige præcist, hvor mange galakser der findes. Nuværende estimat er et sted mellem 200 milliarder (2×10^11) og 2 billioner, og dette område i sig selv fortæller en historie: hver gang teleskoper blev bedre til at opsamle svage, fjerne lyspunkter, steg antallet.
En galakse er på sit enkleste en gravitationsbundet samling af stjerner, gas, støv og mørkt stof. Men "galakse" dækker over et enormt spektrum af objekter. Galakser indeholder i gennemsnit omkring 100 millioner stjerner og spænder fra dværge med mindre end tusind stjerner til supergiganter med hunderede billioner stjerner, hver enkelt i kredsløb omkring sin galaxes massecenter. Denne artikel ser på galakser som en klasse af objekter – hvordan de klassificeres, hvor store de bliver, hvad der holder dem sammen, og hvilken for øjeblikket holder rekorden for længste vej.
Hvor mange galakser er der derude?
Hubble Deep Field, en ekstremt lang eksponering af en relativt tom del af himlen, gav astronomer deres første rigtige greb om spørgsmålet: det leverede bevis for omkring 125 milliarder (1,25×10^11) galakser i det observerbare universum. Det tal så autoritativt ud i årevis, primært fordi det kom fra det dybeste billede, som rumteleskoper nogensinde havde produceret.
Siden hen i 2016 kombinerede en undersøgelse ledet af Christopher Conselice fra University of Nottingham, offentliggjort i The Astrophysical Journal, mange yderligere datakilder og pressede estimatet til mindst to billioner (2×10^12) galakser i det observerbare universum op til rødforskydning z=8 – omkring ti gange mere end det, der direkte ses i Hubble-billeder. Kløften mellem de to tal er ikke en fejl i nogen af undersøgelserne; det afspejler, hvor mange galakser der er for svage, for små eller for langt væk til og med et landemærke billede som Hubble Deep Field for at løse individuelt.
Fra dværge til supergiganter
De fleste galakser er 1 000 til 100 000 parsec i diameter, eller omkring 3 000 til 300 000 lysår, og de er adskilt fra deres naboer med afstande i størrelsesordenen millioner af parsec. Dette kløft er vigtigt: en typisk galaksens egen bredde måles i tusinder af lysår, men det tomme rum mellem den og den næste galakse måles i millioner.
Inden for dette 1 000-til-100 000-parsec-område ligger en enorm spredning af befolkninger. En dværggalakse kan indeholde mindre end tusind stjerner, mens en supergigant kan indeholde omkring hunderede billioner – en forskel på omkring elleve størrelsesordener i stjernetal mellem de mindste og største kendte galakser.
Det meste af en galakse kan du ikke se
Stjerner og lysende gas er det, der gør en galakse synlig, men de udgør ikke størstedelen af dens masse. Størstedelen af massen i en typisk galakse er i form af mørkt stof, med kun få procent af denne masse synlig i form af stjerner og tåger. Med andre ord er den lyse skive eller bulge, der vises i et foto, et tynt synligt lag over noget meget mere massivt, der slet ikke udsender lys.
Hintet, der afslørede dette, kom fra bevægelse, ikke lys. I 1970'erne fandt astronomen Vera Rubin en uoverensstemmelse mellem den observerede rotationshastighed af galakser og den hastighed, der var forudsagt fra den synlige masse af deres stjerner og gas alene. Stjerner langt fra centret af en galakse bevægede sig hurtigere, end det synlige stof kunne forklare – nøjagtigt den type mismatch, der peger på et stort lager af usynligt stof, der holder galaksen sammen.
Et sorteringssystem Hubble ikke opfandt
De fleste galakser bliver sorteret ved hjælp af Hubble-sekvensen, et morfologisk klassifikationsskema for galakser offentliggjort af Edwin Hubble i 1926. På trods af at det bærer hans navn, blev det opfundet af John Henry Reynolds og Sir James Jeans; Hubble populariserede og udgav skemaet snarere end at opfinde det.
.jpg){kind=link}
Sekvensens elliptiske gren har sin egen interne skala. Elliptiske galakser klassificeres fra E0 til E7, efter en konvention, hvor klassenummeret er ti gange galaxens ellipticitet, afrundet til nærmeste heltal – så en næsten cirkulær galakse på himlen læses som E0, og en fladtrykt, langstrakt læses som E7.
Mellem den elliptiske gren og de to spiralgrene i det klassiske stemmegaffeldiagram sidder en tredje gruppe. I centrum af Hubble-stemmegaffelen, hvor de to spiralgalaxe-grene og den elliptiske gren mødes, ligger en mellemklasse af galakser kendt som linseformede og betegnet med symbolet S0 – hverken klart elliptisk eller klart spiral, men en form imellem.
De største former i det kosmiske zoo
Elliptiske producerer også de største kendte galakser. De største galakser er supergigantiske elliptiske, også kaldet cD-type galakser – en separat betegnelse fra den almindelige elliptiske klasse, forbeholdt de virkelige giganter.
Selv uden supergigantklasen alene dækker almindelige elliptiske galakser et enormt spektrum: de varierer meget både i størrelse og masse, med diametre fra 3 000 lysår til over 700 000 lysår og masser fra 10^5 til næsten 10^13 solmasser. Dette øvre ende af området er godt over 200 gange bredere end det nedre ende.
En elliptisk galakse opnåede et andet rekord. M87 (NGC 4486) er hjemmet for det supermassive sorte hul, der blev det første sorte hul, der nogensinde fotograferedes, af Event Horizon Telescope – hvilket gør en galakse allerede bemærkelsesværdig for sin størrelse til kilden til det første direkte billede af et sorte huls skygge.
Når en galaxes kerne lyser op
Ikke alle galaktiske kerner sidder stille. Nogle gleder af stråling, og de mest ekstreme tilfælde er kvasarer. Afstande blandt kendte kvasarer varierer enormt: den nærmeste kendte kvass, Markarian 231, er omkring 581 millioner lysår fra Jorden, mens andre er blevet opdaget så langt væk som UHZ1, omkring 13,2 milliarder lysår væk – et kløft på mere end toogtyve gange afstanden.
.jpg){kind=link}
Radiobølger afslører en anden type ekstrem galakse. Alcyoneus er en radiogalakse med den største observerede radioemission af enhver kendt galakse, dets floblobede strukturer spænder 5 megaparsec, eller 16×10^6 lysår. Til sammenligning er en anden tilsvarende stor radiogalakse 3C 236, med lober 15 millioner lysår på tværs – hvilket betyder, at Alcyoneus' radiolober alene strækker sig længere end mange hele galaxehobe.
Bundet sammen i milliarder
Galakser eksisterer sjældent isoleret; de fleste tilhører større strukturer holdt sammen af tyngdekraft. En galaxehob indeholder typisk 100 til 1 000 galakser, varm røntgenstråleudstedende gas og store mængder mørkt stof, med totale masser på 10^14 til 10^15 solmasser og diametre fra 1 til 5 megaparsec.
I årtier holdt hobe titlen for de største ting i universet: de blev antaget at være de største kendte strukturer i universet indtil 1980'erne, da superhobe blev opdaget og fortrængte dem fra første plads.
Gassen, der fylder en hob, er alt andet end kold. Den opvarmede intrahob-medium gas har en toptemperatur mellem 30 og 100 millioner grader Celsius – varm nok til at gløde i røntgenstråler, som er, hvordan astronomer først opdager meget af det.
Den længste galakse på rekord
Afstandsrekorder i astronomi har en tendens til at være kortlivede, og GN-z11 er et godt eksempel på hvorfor. Opdaget med Hubble Space Telescope og annonceret i en 2016-artikel, holdt GN-z11 titlen på den ældste og længste galakse, der nogensinde blev identificeret i det observerbare universum, med et spektroskopisk rødforskydning på z = 10,957, svarende til en passende afstand på omkring 32 milliarder lysår – indtil James Webb Space Telescope fandt JADES-GS-z13-0 i 2022 og overtog rekordet.
Dette seks år lange styre er en påmindelse om samme mønster, der ses i galaxetalsestimaterne: hver generation af teleskop skubber de kendte universum kanter længere ud, og den nuværende rekordindehaver er kun den længste galakse, nogen har fundet indtil nu, ikke nødvendigvis den længste, der findes.