Astronoomid ei oska veel täpselt öelda, kui palju galaktikaid on. Praegune hinnang on kusagil 200 miljardi (2×10^11) ja 2 triljoni vahel, ja see vahemik ise jutustab ajalugu: iga kord, kui teleskoop pareneb nõrkade, kaugete valguskoldete hõivamisel, hüppas arv üles.
Galaktika on oma lihtsamal kujul raskusjõu poolt seotud tähtede, gaasi, tolmu ja pimeda aine kogum. Kuid "galaktika" hõlmab tohutut objektide vahemikku. Galaktikad sisaldavad keskmiselt umbes 100 miljonit tähte ja ulatuvad kääbustest, millel on alla tuhande tähega, kuni superjätitele, millel on sada triljonit tähte, kusjuures kõik neist tiirlevad ümber oma galaktika massakeskuse. See artikkel vaatleb galaktikaid objektide klassina – kuidas need klassifitseeritakse, kui suured nad muutuvad, mis neid koos hoiab ja kummal on praegu rekord kaugeimale.
Kui palju galaktikaid on väljas?
Hubble Deep Field, ülimapika pikkusega objektiiv suhteliselt tühjast taevast, andis astronoomilistele enda esimese tegeliku käsitluse küsimuse: see andis tõendeid umbes 125 miljardi (1,25×10^11) galaktika kohta vaadeldavas universumis. See arv näis autoriteetsena aastaid, peamiselt seetõttu, et see tuli sügavaimast kujutisest, mida kosmoseteleskoobid kunagi lõid.
Siis 2016. aastal kombineeris Christopher Conselicee Nottinghami ülikooli juhatuse alusel, avaldatud The Astrophysical Journalis, paljude täiendavate andmeallikate puhul ja tõukas hinnangu vähemalt kaheks triljoniks (2×10^12) galaktika vaadeldavas universumis punanihe z=8 – umbes kümme korda rohkem, kui Hubbeli piltidel otse näha. Kahe numbri vahe ei ole üheskis uuringutes viga; see peegeldab, kui palju galaktikaid on liiga nõrgad, liiga väikesed või liiga kaugel isegi orientiiri kujutisele nagu Hubble Deep Field neid eraldi lahendada.
Kääbustest superjätiteni
Enamikul galaktikadel on läbimõõt 1000–100 000 parseki ehk ligikaudu 3000–300 000 valgusaastat, ja need on üksteisest eraldatud miljonite parsekkide suurusjärgus. See vahe on oluline: tüüpilise galaktika omaenda laius mõõdetakse tuhandetes valgusaastates, kuid tühik tema ja järgmise galaktika vahel mõõdetakse miljonites.
Selle 1000 kuni 100 000 parseki vahemiku piires on hiiglane rahvastiku levik. Kääbusgalaktika võib sisaldada alla tuhande tähega, samas kui superjätk võib sisaldada umbes sada triljonit – ligikaudu üheteistkümne suurusjärgu erinevus tähtede arvus väikseimate ja suurimate teadaolevate galaktikate vahel.
Enamik galaktikast ei saa näha
Tähed ja helendav gaas on see, mis muudab galaktika nähtavaks, kuid need ei moodustavad selle massi enamikku. Suurim osa tüüpilise galaktika massast on pimea aine kujul, kusjuures vaid mõni protsent sellest massast on nähtav tähtede ja uduliste kujul. Teisisõnu, fotol nähtav hele ketas või puhver on õhuke nähtav kiht millegi palju massiivsemate kohal, mis üldse valgust ei kiirga.
Vihje, mis selle avaldas, tuli liikumisest, mitte valgusest. 1970. aastatel leidis astronoom Vera Rubin lahknevuse galaktikate vaadeldud pöörlemiskiiruse ja nende tähtede ja gaasi nähtava massi järgi ennustatud kiiruse vahel. Tähed galaktika keskusest kaugel liikusid kiiremini kui nähtav aine võis selgitada – täpselt selline mittevastavus, mis näitab suurele nähtamatu ainemassale, mis hoiab galaktikat koos.
Sorteerimine, mida Hubble ei leiutanud
Enamik galaktikad sorteeritakse Hubble' jada abil, Edwin Hubbeli poolt 1926. aastal avaldatud galaktikate morfoloogiline klassifikatsioon. Kuigi see kannab tema nime, leiutasid selle John Henry Reynolds ja Sir James Jeans; Hubble populariseeris ja avaldas skeemi, mitte ei välja leiutanud.
.jpg){kind=link}
Jada elliptiline haru omab oma sisemist skaalat. Elliptilised galaktikad klassifitseeritakse E0-st E7-ni, järgides konventsiooni, kus klassiarv on galaktika elliptilisus kümne korda ümardatud lähima täisarvuni – nii et peaaegu ring taevast loetakse E0-ks ja lamedam, piklik loetakse E7-ks.
Elliptilise haru ja klassikalise hääliku kahvli kahe spiraalharude vahel on kolmas rühm. Hubble' hääliku keskel, kus kaks spiraalse galaktika haru ja elliptilise haru ühendavad, on vahepealne galaktikate klass, mida nimetatakse lindiliseks ja mida tähistab sümbol S0 – ei selgelt elliptiline ega selgelt spiraal, vaid vahel olevat vormi.
Suurimad vormid kosmilises loomaaias
Elliptilised tootavad ka suurimad teadaolevad galaktikad. Suurimad galaktikad on ülijätikud elliptilised, nimetatakse ka cD-tüüp galaktikad – eraldi määramine tavalisest elliptilisest klassist, reserveeritud tõeliste jätikutele.
Isegi jättes ülejätkude klassi kõrvale, tavalisevad elliptilised galaktikad üksi kattavad hiiglaste vahe: nad varieeruvad suuresti nii suuruse kui massi osas, läbimõõdudega 3000 valgusaastast üle 700 000 valgusaasta ja massidega 10^5 kuni peaaegu 10^13 päikesemassani. Selle vahemiku ülemine ots on hästi rohkem kui 200 korda laiem kui alumine ots.
Üks elliptiline galaktika võitis erineva rekordi. M87 (NGC 4486) kodeerida ülimassiivsele mustale augule, mis sai esimeseks mustaks auguks kunagi fotografeeritud Event Horizon Teleskoobi – muutes galaktika, mis oli juba märkimisväärne selle suuruse poolest, esimese otsese kujutuse allikaks musta augu varjust.
Kui galaktika tuum süttib
Kõik galaktilised tuumad ei istu vaikselt. Mõned kiirgustavad kiirgusega, ja kõige äärmisemad juhtumid on kvasaarid. Teadaolevate kvasaaride vaheline kaugus erineb tohutult: lähim teadaolev kvassaar, Markarian 231, asub Maast umbes 581 miljoni valgusaasta kaugusel, kuigi teised on avastatud nii kaugele kui UHZ1, umbes 13,2 miljardit valgusaastat – pääs üle kahekümne kahe korra kaugusest.
.jpg){kind=link}
Raadiolained paljastavad erinevat tüüpi äärmises galaktikat. Alcyoneus on raadio galaktika kõigi teadaolevate galaktikate suurima jälgitava raadio kiirgusega, mille lapilised struktuurid jäävad 5 megaparsekile ehk 16×10^6 valgusaastale. Võrdlemiseks on teine sarnase suurusega raadio galaktika 3C 236, mille lehed on 15 miljonit valgusaastat laiad – see tähendab, et Alcyoneus' raadiolehised üksi ulatuvad kaugemale kui paljud kogu galaktikate kuhjad.
Seotud miljardites
Galaktikad on harva olemas isoleeritult; enamik kuulub suurematele struktuuridele, mida raskusjõud koos hoiab. Galaktikahulk sisaldab tavaliselt 100 kuni 1000 galaktikat, kuuma röntgenkiirgust emiteerivat gaasi ja suuri hulga pimea ainet, kogu massiga 10^14 kuni 10^15 päikesemassa ja läbimõõduga 1 kuni 5 megaparseki.
Kümneid aastaid hoidsid seinad suurimate asjade pealkiri universumis: nad usuti olevat universumi suurimad teadaolevat struktuurid kuni 1980. aastateni, mil avastati supervollid ja nihutasid nad esimeselt kohalt.
Hulga täitev gaas on midagi muud kui külm. Kuumutatud intrahulga keskkonna gaasil on tipptemperatuur 30 kuni 100 miljoni kraadi Celsius – piisavalt kuum, et kiirgutseda röntgenkiirtega, see on, kuidas astronoomi alustate paljut sellest esimeste juures.
Kaige edasi galaktika rekordis
Kauguse rekordid astronoomiates on lühiajalised, ja GN-z11 on hea näide sellest, miks. Hubble Space Teleskoobi avastatud ja 2016. aasta artiklissealgatust GN-z11 omab vanima ja kaige kaugema galaktika tiitlit kunagi tuvastatud vaadeldavas universumis, spektroskoopse punanihe z = 10,957 vastupidi korrektne kaugus umbes 32 miljardit valgusaastat – kuni James Webb Space Teleskoop leidis JADES-GS-z13-0 2022. aastal ja võttis rekordi üle.
See kuueaastane valitsemine on meeldetuletamine samast mustrist, mida nähakse galaktika arv hindamisel: iga teleskoop generatsioon surub universumi teadaolevad piirid kaugemale, ja praegune rekordihoidja on vaid kaige kaugem galaktika, mida keegi siiani leidnud, mitte tingimata kõige kaugem, mis olemas.