Galaxernas utveckling

Astronomen Hubble klassificerade galaxerna enligt följande, som han kallade för galaxernas utvecklingskedja. Från början är stjärnorna samlade i en galax, som en hop, utan någon speciell struktur. Därpå börjar hopen rotera. Eftersom en stor mängd materia har en viss rörelsemängd och faller in mot centrum, på grund av gravitationens dragning, börjar all ansamlad materia i stjärnhopen att rotera. Det är samma effekt, som när en vattenvirvel bildas, då man tömmer ett badkar: en långsam rotation i periferin orsakar en hastig rotation då massan dras inåt. Även en skridskoåkare som ska visa konster utnyttjar samma fenomen: personerna tar sats och börjar rotera med armarna utsträckta: då armarna pressas mot kroppen, ökar rotationen: detta kallas för piruett. Eftersom all materia i en stjärnhop rör sig, bildar den alltid en roterande enhet, då materian samlats. Centrifugalkraft från varje stjärnas bana hindrar stjärnorna från att samlas i mitten.
Banorna från de olika stjärnorna påverkar varandra gravitionellt. Så småningom blir banorna elliptiska och samlade i samma plan. Stjärnhopen börjar se ut som en skivgalax. Då alla banorna är samlade till elliptiska banor i samma plan, påverkar gravitationen dem, så att ellipsernas axlar blir någor förskjutna till varandra. Ref.: Illustrerad Vetenskap 7/06.
Det är någon slags gravitionell chockvåg som går genom galaxen. Vi uppfattar mönstret som spiralarmar. Vi kallar galaxen spiralgalax. Spiralstrukturen roterar långsammare än stjärnorna runt centrum på en galax. Vår sol ligger i armen nere till vänster och kommer så småningom att vandra in i en arm igen. Någon större risk för vår sol att kollidera med en annan stjärna är det inte. Länk
Då galaxen är äldre, gör gravitionella störningar att de elliptiska axlarna samlas i en riktning. Ref.: Illustrerad Vetenskap 7/06.
Galaxen ser då ut som om en stav går igenom dess centrum. Galaxen kallas för stavgalax.
Vintergatan har en antydan till stav i mitten. Ref.: Illustrerad Vetenskap 7/06.
I mitten av en stavgalax rör sig stjärnorna inte i cirkelformiga omloppsbanor, utan i mycket komplicerade banor. Stjärnorna kan komma upp i sådana hastigheter, att de lämnar galaxen. Datorsimuleringar visar att galaxerna kan förlora fem procent av sin massa under några miljarder år. Ref.: Forskning & Framsteg 3/00. Då en galax börjar tätna, börjar den rotera. Roterar den för snabbt, slungas materian ut. Det finns då ingen materia kvar i galaxen, som kan skapa nya solar. Man har upptäckt mörka galaxer, eftersom de fungerar som gravitionella linser (mer om detta i nästa avsnitt, Ljus har tyngd). Ref.: Illustrerad Vetenskap 8/98.

Mycket avlägsna galaxer

Ett uppdrag man hade för Hubble-teleskopet var att fotografera mycket avlägsna objekt. Utsnittet av rymden man valde var detsamma som att hålla ett sandkorn på en armlängds avstånd. Exponeringen varade i flera timmar. Man tog flera bilder från samma område i rymden, fast med teleskopet vridet en aning. Den totala exponeringstiden var flera dagar. Genom att lägga samman, förstärka och tvätta ur information fick forskarna fram oerhörda mängder med information: det fanns massor med ljussvaga och avlägsna galaxer. Vad som var intressant, var att dessa avlägsna galaxer skilde sig från andra: dessa var blåa och oregelbundna, vilket indikerade att stjärnor föddes och att galaxerna inte var färdigstrukturerade. Därmed hade man bevisat att ju längre ut man blickar, ju äldre är objekten. Dessa avlägsna galaxer liknade inga som var klassificerade enligt ovan. Länk. Ref.: . To the edge of the universe. Mot universums gräns. TV4 juli 2002.

Man kunde också uppskatta antalet galaxer i universum till ca 50 miljarder.

Kollisioner mellan galaxer

Galaxer kolliderar ofta. Det är så glest mellan stjärnorna i galaxerna, att det inte nödvändigtvis sker kollisioner mellan stjärnor: man jämför fördelningen av stjärnorna som om det var ett dussin fotbollar utspridda över en kontinent. Dock sliter gravitationen mellan de roterande galaxerna isär spiralarmarna, så att stjärnorna kan fara ut i tomma rymden. Länk

En typ av kollision är där två platta skivformade galaxer kolliderar. De har motsatta rotationsriktningar och närmar sig varandra kant mot kant.

En annan typ av kollision är också mellan två skivformade galaxer med motsatta rotationsriktningar, men i detta fall närmar de sig varandra med flatsida mot flatsida. De motsatta rotationsriktningarna bromsar långsamt upp rotationsriktningarna hos de båda galaxerna: resultatet blir en formlös galax-hop.

En tredje typ av kollision är då en liten klotformig stjärnhop går igenom en stor skivformad galax: resultatet blir gravitionella störningar i den stora skivgalaxen i form av vattenringar. Störningarna orsakar att mängder med nya stjärnor skapas ur de interstellära molnen.

En fjärde typ av kollision är då en medelstor klotformig galax går igenom en skivformad stor galax: den stora galaxen slits sönder och bildar en ring.

Ref.: På resa i universum, Galaxerna, bokförlaget Lademann.

I många fall av galaxkollisioner försvinner inte stjärnorna ut i rymden, utan de bildar en galaxklump, som innehåller samtliga stjärnor från de bägge galaxerna. Klumpen börjar så småningom att rotera och bildar senare en skivgalax (som nämnts ovan).

Vintergatan kommer att kollidera med Andromedagalaxen om tre miljarder år. Ref.:  Vetenskapens Värld, april 02.

Normalt är att en stor galax omges av flera dvärggalaxer och slukar dem efterhand. Man tror att Vintergatan slukat mellan 5 och 50 dvärggalaxer. Stjärntätheten är ojämn. Om 100 miljoner år kommer Vintergatan att ha slukat Sagittariusgalaxen. Stjärnorna från dvärggalaxen kommer att spridas ut i Vintergatan. De uppslukade stjärnorna kommer att följas i en ström, som kallas stjärnström. Man har hittat flera sådana stjärnströmmar, bland annat en som rör sig i en avlång bana mellan 23 000 och 50 000 ljusår från Vintergatans centrum. Man tror att kollisionen skedde för flera miljarder år sedan. Ref.: Populär astronomi 1/06.

Hälften av alla galaxer har slukat eller kolliderat med någon annan galax. Ref.: Populär astronomi 1/06.

Om en kollision sker mellan galaxer, kommer den att orsaka nybildning av stjärnor. Om ingen galax någonsin kolliderar med någon annan, kommer galaxen att dö. Så småningom kommer en åldrande galax att bli röd, då röda jättestjärnor förbränner sitt kärnbränsle långsammast. Ref.: Forskning & Framsteg 3/00.