Galaktyki, przeszłość i przyszłość kosmosu

Galaktyka – duży powiązany siłami grawitacji zbiór gwiazd, pyłu i gazu międzygwiazdowego oraz tak zwanej ciemnej masy

Najbardziej znanym podziałem galaktyk jest podział stworzony w 1926 przez Edwina Hubble'a na podstawie ich wyglądu. Według tego podziału galaktyki można podzielić na:
eliptyczne: najczęściej są niemal sferyczne, ale wiele ma kształt spłaszczonej elipsoidy. Największe mają średnicę 100 tysięcy lat świetlnych a masę 100 bilionów mas Słońca. Galaktyki te powstały w gęstych obszarach młodego wszechświata a dojrzały kształt uzyskały bardzo szybko. Obecnie galaktyki te składają się z starych masywnych gwiazd i bardzo małych ilości pyłu i gazu. Żyją około 10 – 11 mln lat.
E0 – niemal kuliste
E7 – ściśnięte
spiralne: mają kształt dysku, strukturalnie składają się z centralnie położonego jądra i wychodzących z niego ramion. Mają rozmiary od 15 tysięcy do 150 tysięcy lat świetlnych i masę od 10 miliardów do 10 bilionów mas Słońca. Centralna część zawiera wyłącznie stare gwiazdy, natomiast w jej ramionach oprócz młodych gwiazd znajdują się też duże ilości pyłów i gazów.
Sa – ramiona ciasno skręcone
Sc – ramiona luźne
spiralne z poprzeczką: są dosyć podobne do galaktyk spiralnych, różnią się tym, że w centrum znajduje się poprzeczka, czyli prosta struktura długości tysięcy lat świetlnych, dopiero z niej wychodzą ramiona.
SBa – ciasno owinięte ramiona
SBc – luźno owinięte ramiona
soczewkowate: kształt tych galaktyk to połączenie dwóch innych typów, posiadają one cechy galaktyk eliptycznych i spiralnych. Mają jądro i spłaszczony wygląd jak spiralne, ale nie mają struktury spiralnej jak eliptyczne. Składają się często z ze starych gwiazd i zawierają mało gazu. Oznacza się je symbolami: S0, SB0, E8.
nieregularne: nie posiadają określonych kształtów, oznacza się je symbolem: Irr.
Droga Mleczna: galaktyka, w której leży Słońce, Tworzy ją ponad 200 miliardów gwiazd. Ma ona kształt spirali z małą poprzeczką, a Słońce leży w jednym z ramion, gdzie znajdują się młodsze gwiazdy i mgławice gazowo-pyłowe. Środek galaktyki zajmują starsze gwiazdy. Droga Mleczna ma średnicę ok. 90-100 tys. lat świetlnych i grubość 2 tys. lat świetlnych, a pełen obrót dookoła własnej osi zajmuje jej 220-225 mln lat. Jej wiek to około 13,6 ± 0,8 miliarda lat.


Przestrzeń międzygalaktyczna to materia wypełniająca przestrzeń między galaktykami. Materia ta jest prawie doskonałą próżnią. Szacuje się, że w takiej materii występuje 1 atom na metr sześcienny. Przestrzeń tą wypełnia ciemna materia i ciemna energia a także ośrodek międzygalaktyczny.

Ciemna materia to materia nieemitująca i nieodbijająca światła, której obecność stwierdza się przez oddziaływania grawitacyjne.
Ciemna energia jest ,tylko hipotetyczną, formą energii, która wypełnia całą przestrzeń i wywiera na nią ujemne ciśnienie, co prowadzi do rozszerzania się wszechświata.
Ujemne ciśnienie to hipotetyczna właściwość fałszywej próżni

Kosmologia dział astronomii, a dokładniej astrofizyki. Zajmuje się badaniem wszechświata, jego przeszłości, ewolucji i przyszłości. Kosmologia obserwacyjna bazuje na teoretycznej, ta z kolei tworzy matematyczne wzory opisujące modele Wszechświata.
Podstawę dla kosmologii jest ogólna teoria względności, dzięki której tworzone są modele Wszechświata.

Teoria Wielkiego Wybuchu
Nie wiadomo dokładnie kiedy powstał Wszechświat, lecz ocenia się, ze było to około13 miliardów lat temu. Wtedy to z bardzo gęstej i gorącej osobliwości początkowej wyłonił się Wszechświat, czyli materia, przestrzeń, czas a także energia i oddziaływania. W kilku następnych sekundach Wszechświat rozrósł się i dalej się rozszerzał. Energia wypełniająca przestrzeń po Wielkim Wybuchu zamieniła się częściowo w materię. W tym okresie nie istniały jeszcze atomy lecz wyłącznie cząstki elementarne. W ciągu 3 minut temperatura spadła z 1028 stopni Celsjusza do 1 miliarda. Gdy temperatura spadła do 3000 stopni Celsjusza zaczęły tworzyć się atomy wodoru i helu. Po miliardzie lat siła grawitacji zaczęła skupiać wodór i hel w obłoki, z których powstały pierwsze gwiazdy i galaktyki.

Niestety termin „wybuch” nijak ma się do eksplozji w przestrzeni, którą wyobraża sobie człowiek. A to dlatego, ze przestrzeń nie istniała. To dopiero Wielki Wybuch dał początek przestrzeni i czasowi.

Dowody Wielkiego Wybuchu:
przesunięcie ku czerwieni widm galaktyk – linie widmowe niemal wszystkich galaktyk są przesunięte ku czerwieni, co wskazuje, ze obiekty te oddalają się od nas (i od siebie nawzajem). A dawno temu musiały znajdować się bliżej siebie i Wszechświat był mniejszy.
skład chemiczny Wszechświata – cała materia została stworzona w Wielkim Wybuchu, a jeśli tak, to dzisiejszy Wszechświat musi zawierać ślady pierwotnej zawartości chemicznej. Analiza stosunku zawartości wodoru do helu w najstarszych gwiazdach potwierdza teorię: wodór to około 75% całej masy, hel – 25%; deuter i lit, oraz cięższe pierwiastki – śladowe ilości.
poświata Wielkiego Wybuchu – jest to najbardziej przekonywający dowód na rzecz teorii. Poświata Wielkiego Wybuchu to kosmiczne mikrofalowe promieniowanie tła. Promieniowanie to wypełnia kosmos jednorodnie i można je rejestrować w krótkofalowej części widma radiowego z dowolnego kierunku na niebie, Jest to „ostatnie tchnienie” gorącej poświaty Wielkiego Wybuchu. Obecnie kosmiczne promieniowanie tła, stale stygnąc osiągnęło temperaturę około -270 stopni Celsjusza.
W 1992 satelita COBE (Cosmic Background Explorer) wykryła niewielkie wahania w temperaturze promieniowania. Jest to ślad drobnych nieregularności materii, które 300 tysięcy lat po Wielkim Wybuchu zaczęły narastać i z których wyłoniły sie dzisiejsze galaktyki.

Teorie przyszłości Wszechświata:
Wszechświat zamknięty - teoria próbująca wyjaśnić losy Wszechświata, zarówno bezpośrednio po Wielkim Wybuchu jak i te, które dopiero nastąpią. Głosi ona iż ekspansja Wszechświata nie jest nieskończona.

W teorii wszechświata zamkniętego, Wszechświat miałby powstać w Wielkim Wybuchu, co miało spowodować jego gwałtowne rozszerzanie się, następnie zwolnienie, zatrzymanie się, aż w końcu kurczenie się. Teoria ta zakłada, iż materii jest na tyle dużo, aby powstrzymać dalszą ekspansję Wszechświata, co doprowadzi do ześlizgnięcia się całej materii Wszechświata w grawitacyjną pułapkę, jaką będzie Wielki Kolaps. Taki twór zawierający w sobie całą materię, energię, czas i przestrzeń Wszechświata byłby bardzo podobny do osobliwości, jaka istniała tuż przed Wielkim Wybuchem. Takowy stan miałby się utrzymać wiecznie.
Wszechświat otwarty - jeżeli materii nie jest wystarczająco dużo by zatrzymać rozszerzanie, Wszechświat będzie rozszerzał się wiecznie.
Wszechświat płaski – teoria łącząca powyższe: będzie rozszerzał się wiecznie, wciąż spowalniając ekspansje, ale nigdy jej nie zatrzymując.