Galaxien Sailkapen Gida: Forma, Egitura eta Ezaugarriak

Historia pixka bat

Gaur egun, zuk eta biok badakigu galaxiak unibertso osoan zehar dauden egitura erraldoiak direla, baina duela mende bat astronomoak oraindik ez zeuden ziur gaur egun galaxia deitzen ditugun objektuen benetako izaeraz. Objektu hauek, orduan “nebulosa kiribil” izenekoek, eztabaida bizia sortzen zuten, astronomoek gure Esne Bidearen parte ala unibertso bereizi eta erabat urrunekoak ote ziren zalantzan jartzen baitzuten. Ziurgabetasun hori 1920an eztabaidatu zen, “Eztabaida Handia” izenekoan, non Harlow Shapley eta Heber Curtis astronomo ospetsuek, unibertsoaren izaerari eta eskalari buruzko kontrako iritziak aurkeztu zituzten.

1. Irudia: George Willis Ritchey astronomoak 1901. eta 1902. urteen artean ateratako Andromeda konstelazioko “Nebulosa Handia”-ren argazki zuri-beltza, Popular Science Monthly aldizkarian argitaratua (60. liburukia, 290. or.), George E. Hale-ren artikulu batean.

Shapleyk gure Esne Bidea lehen uste zena baino askoz handiagoa zela argudiatu zuen, unibertso osoa bere mugen barruan egon zitekeelarik. Berak “Nebulosa kiribilak” Esne Bidearen barne zeuden gasezko hodei txikiak zirela uste zuen. Curtisek, aldiz, nebulosa horiek guregandik bereizitako galaxia urrunak zirela iradokitzen zuten frogak aurkeztu zituen.

Biak zuzen zeuden zenbait alderditan, eta oker beste batzuetan. “Nebulosa kiribilen” izaerari dagokionez, Edwin Hubble-en ondorengo behaketek (Cepheids in Spiral Nebulae, 1925) berretsi zuten Curtisen iritzia, eta, ondorioz, nebulosa kiribilak Esne Bidearen kanpoko galaxia urrunak zirela ezarri zen. Hubble-en oinarrizko aurkikuntza honek unibertsoaren handitasunari buruzko gure adimena birmoldatu zuen.

Hubble-en Sekuentzia

Galaxien benetako izaera argitua jada, jarrai dezagun sailkapenarekin eta azter dezagun nola antolatzen diren egitura masibo eta urrun hauek gaur egun. Eztabaidaren ondoren, Hubble-ek galaxiak sailkatzeko eskema sortu zuen, galaxiak euren forman eta egituran oinarritutako kategoria ezberdinetan biltzen zituena, astronomia modernoarentzat funtsezkoa izaten jarraitzen duen sistema iraunkorra.

2. Irudia: 1936an Yale University Press argitaletxean Edwin Hubblek “Realm of the Nebulae” argitalpenean marraztu zuen jatorrizko diagrama. “Nebular moten sekuentzia: diagrama sailkapen-sekuentzien irudikapen eskematikoa da. Mota mistoko nebulosa batzuk aurkitzen dira kiribilen sekuentzia bien artean. Trantsizio-etapa, S0, gutxi gorabehera hipotetikoa da. E7 eta SBa-ren arteko trantsizioa leuna eta jarraitua da. E7 eta Sa-ren artean ez da nebulosarik ezagutzen.”.

Sekuentzia honetan, Hubblek bi talde nagusitan sailkatzen ditu galaxiak: “early-type” (goiztiarra) eta “late-type” (berantiarra). “Early-type” hitzak galaxia eliptikoei egiten die erreferentzia; “late-type” hitzak, berriz, galaxia kiribil eta irregularrei. Galaxia eliptikoak beren eliptizitatearen¹ arabera sailkatzen dira: zenbakiak galaxiaren itxura luzea edo eliptikoa adierazten du. Kiribilen barruan, Hubblek bi azpiadar sortzen ditu, hauek barra duten ala ez kontuan hartuta. Azpiadar horietako bakoitzean “a”, “b” eta “c” letrak beso kiribilak zein estu biribiltzen diren deskribatzen dute.

Sekuentziari begiratuz, pentsa liteke galaxia berantiarrak galaxia goiztiarren eboluzioa direla. Hori ez da horrela. Interpretazio hori terminologiaren gaizki-ulertze batetik dator. Honek sineste komun baina oker bat eragin du, hau da, Edwin Hubblek galaxia eliptikoak galaxia kiribil eta irregularren aitzindari ebolutiboak zirela uste zuela, eta horregatik sailkatzen direla goiztiar eta berantiar motatzat, hurrenez hurren.

Oker ulertze hau, neurri handi batean, Hubble-en diagramatik dator, galaxia motak, eliptikotik kiribilera, progresio kronologiko gisa erraz interpreta daitekeen sekuentzia batean bisualki antolatzen dituena. Hubblek, ordea, “early-type” eta “late-type” terminoak maileguan hartu zituen izarren sailkapen-eskema askoz zaharragoetatik. Hubblek berak “Realm of the Nebulae” argitalpenean argitu zuenez: “‘Goiztiar’ eta ‘berantiar’ terminoak sekuentzia enpirikoan posizio erlatiboa izendatzeko erabiltzen dira, denborazko inplikazioak kontuan hartu gabe”. Argi eta garbi, Hubblek ez zuen galaxia moten arteko ordena ebolutiborik ezarri nahi.

Eta hau oso garrantzitsua da. Galaxien sailkapena eta ezaugarriak ulertu ahal izateko, ezinbestekoa da ondo ulertzea galaxia kiribilak ez direla galaxia eliptikoen eboluzioa.

Gaur egungo sailkapenak itxura hau du:

3. Irudia: Spitzer Espazio Teleskopioak bere SINGSan (Spitzer Infrared Near Galaxies Survey) behatutako 75 galaxiak Hubble diagrama batean zehar ordenatuta erakusten dira.²

Hirugarren irudian Hubble-en jatorrizko diagramari galaxia mota “batzuk” gehitu zaizkiola ikus dezakegu. Baina ez kezkatu, ideia bera da eta. Hubble-en garaitik izan den aldaketa handia gure behaketa-ahalmena da, eta, beraz, gero eta xehetasun eta egitura gehiago ikus daitezke, galaxiak bereizten dituztenak.

Talde handiek berberak izaten jarraitzen dute: eliptikoak, kiribilak eta irregularrak (azken hauek ez ditut oraindik aipatu, baina Hubble-en sailkapen artikuluetan ere agertzen ziren). Azter ditzagun hauen ezaugarri nabarmenenak.

Galaxia Eliptikoak

4. Irudia: Hubble Espazio Teleskopioak ateratako M87 galaxia eliptikoko argazki harrigarria, E0 gisa sailkatua. Forma ia esferiko eta leun bat erakusten du, goiztiar galaxietan ohikoa. Bere estruktura gabeko itxura erdiguneko aktibitate dinamikoarekin kontrastean dago, non zulo beltz supermasibo batek galaxia baino askoz haratago hedatzen den energia handiko partikula “jet” bat elikatzen duen.

Galaxia eliptikoak beren forma leun eta elipsoidalagatik³ identifikatu daitezke — ia esferikotik (E0) oso luzetara (E7). Kanpotik ikusten direnean, esku pilotaren edo arrautza baten antza izan dezakete, egiturarik gabekoak eta itxura homogeneokoak. Galaxiaren barne-dinamika izarren ausazko mugimenduen bidez ulertzen da, eta izarren abiaduraren dispertsio⁴ bidez ezaugarritzen da. Hau da, izarrak ez dira norabide jakin batean biraka ari, baizik eta norabide guztietan mugitzen dira ausaz, eta horrek, nolabait esateko, barrutik presio moduko bat sortzen du galaxia egonkor mantentzeko.

5. Irudia: bost galaxia eliptiko mota erakusten dira irudian — E0, E2, E3, E4 eta E5 — haien formaren arabera sailkatuta. Ia esferikotik (E0) luzeagora (E5), zenbakiak galaxia nola luzatzen den adierazten du.

6. Irudia: Izar baten agur dramatikoa: “II” motako supernoba honek izar masibo baten heriotza leherkorra erakusten du. Bere nukleoa bere grabitatearen efektuz kolapsatzen denean, eztanda handi bat sortzen du, kanpoko geruzak espaziora botatzen dituena. Metal kanporatuek inguruko gasa aberasten dute, eta, horrela, inguruan sortuko diren izarrak beren arbasoak baino metal-aberatsagoak izango dira.

Galaxia eliptiko gehienek metaletan aberatsak diren izar zaharrak dituzte. Honek adierazten du galaxiak iraganean izar eraketa bizia eta nahiko azkarra izan zuela. Izar horiek ingurunea “metalekin” (helioa baino elementu astunagoak) aberastu zuten, supernoba leherketen eta izar-haizeen bidez. Behin izar eraketa geldituta — adibidez, gasa agortu delako —, ez da izar berri eta gazteagorik sortzen, eta egungo izar-populazioa zahartzen doa. Ondorioz, galaxia hauetan ez dago izar-formazio esanguratsurik, gas gutxi edo batere ez dagoelako — izar berriak sortzeko funtsezko erregaia.

Galaxia eliptikoak nola eratzen diren galdera irekia da astronomian. Ideia ohikoa bi galaxia kiribilen bategitetik datozela da, izar-formazio boladak eragin eta izarrak orbita aleatorioetan nahas ditzaketenak, eliptiko baten forma leuna sortuz. Galaxia eliptiko batzuk pixkanaka hazten joan daitezke galaxia txikiago askorekin bat eginez, eta beste batzuk, berriz, oso goiz sor zitezkeen unibertsoan gasaren kolapso azkar baten ondorioz. Oro har, galaxien formazioa “hierarchical clustering” (“taldekatze hierarkiko”) modeloarekin azaldu daiteke: eredu horretan lehenik egitura txikiak eratzen dira eta denboran zehar galaxia handiagoak eraikitzen dira haien fusioekin.

7. Irudia: Simulazio azeleratu honek bi galaxia espiralen talka erakusten du. Simulazioaren bukaeran talka egiten dute, eta galaxia eliptiko bakarra sortu. Dantza kosmiko honek milaka milioi urte har ditzake, grabitateak unibertsoaren egitura nola zizelkatzen duen agerian utziz.

Galaxia kiribilak

8. Irudia: Hubble Espazio Teleskopioak ateratako NGC 1376-ren irudi honek galaxia kiribilaren ezaugarri ezagunenak erakusten ditu, izar eta hautsa dituzten beso kiribil argiak eta nukleo distiratsuarekin.

Galaxia kiribilak unibertsoaren ikuspegi ederrenetako batzuk dira: kiribil forma ikusgarria dute, beso luze eta kiribilduetan zehar izar distiratsuak, hautsa eta gasa banatzen direlarik. Egitura oso ordenatua erakusten dute, eta galaxiaren erraboil distiratsutik ateratzen dira. Gure Eguzki-sistema, esaterako, honelako galaxia batean dago: Esne Bidean, zehazki. Esne Bidearen egiturari buruzko informazio gehiago nahi izanez gero, irakur dezakezu Milanek idatzitako artikulua,  “Izarrak fosilak dira”.

Bederatzigarren irudian “S” hizkiak “spiral” adierazten du (galaxia kiribila), eta “SB”-k “barred spiral”, hau da, barra zentrala duten galaxia kiribilak. Aurretik esan dudan bezala, galaxia kiribilak sailkatzen dira ea barra duten ala ez kontuan hartuta, eta besoen kiribiltze-mailaren arabera — horretarako erabiltzen dira “a”, “b” eta “c” letrak.

9. Irudia: Sei galaxia hauek — Sa, Sb, Sc, SBa, SBb eta SBc — galaxia espiralen egituren aniztasuna erakusten dute. “a”, “b” eta “c” letrek beso kiribilak zein estuki kiribiltzen diren adierazten dute. “SB” aurrizkiak “barradun espiral” esan nahi du, hau da, galaxia hauek barra luzexka distiratsua dute erdian, eta hortik besoak luzatzen dira.

10. Irudia: Galaxia birakari simulatu honen beso espiralak egitura solidoak ez direla frogatzen du. Izarrak besoetan sartzen eta irteten dira erdigunea orbitatzen duten bitartean, eta agerian uzten dute besoak ez direla finkoak, dentsitate handiagoko eremuak baizik.

Galaxia horiek dinamika ikusgarria dute: galaxia kiribilen diskoak errotazio ordenatuan dabiltza, zentrotik kanporantz geroz eta motelago doazelarik. Izarren eta gasaren mugimendu horiek sortzen dute diskoaren egonkortasuna, eta horregatik esaten da sistema hauek “biraketa bidez eutsiak” direla — eliptikoen presioz eutsitako sistemekin kontrajarriz. Beso ikusgarri hauek ez dira izarrez eta gas-hodeiez osatutako egitura finko eta trinkoak. Aitzitik, dentsitate handiagoko eremuak dira. Hau da, izarrak ez daude besoetan itsatsita, ezta beso horietan biratzen etengabe. Izarrak galaxian zehar mugitzen dira, beso kiribilak zeharkatuz, eta dentsitate handiagoko eskualde horietan denbora gehiago ematen dutenez, pilaketa bisual bat sortzen da. Hau da, trafiko-ilararen moduko efektu bat gertatzen da: autoak mugimenduan daude, baina ilara sortzen den tokian denbora gehiago igarotzen dutenez, pilaketa bat ikusten dugu. Galaxia kiribiletan antzeko zerbait gertatzen da.

Galaxia kiribilak normalean izar gazte eta urdinez josita daude, eta horrek adierazten du izar-formazioa oraindik aktiboa dela. Izar berriak gas hotzaren kondentsazioz sortzen dira, batez ere beso kiribiletan pilatzen denean.

Galaxia Irregularrak

11. Irudia: Hubble Espazio Teleskopioaren NGC 1427A irudiak, galaxia irregular bat kumuluaren grabitateak urratzen duela erakusten du. 600 km/s-ko abiaduran, galaxia desitxuratzen ari da eta izar asko sortzen ari dira, kumuluko gas beroarekin elkarreragiten baitu.

Galaxia irregularrak dira, funtsean, beste bi mota nagusietan sailkatu ezin direnak. Unibertsoko egiturarik berezi eta kaotikoenetako batzuk irudikatzen dituzte. Simetriarik gabe, galaxia hauek izar, gas eta hauts banaketa desordenatua dute. Egitura irregularra dute galaxia barruko interakzio dinamikoengatik eta inguruko eraginengatik. Adibidez, grabitazio interakzioak ondoko galaxiekin edo kanpoko indarrekin irregulartasun hau eragin dezakete.

Horrekin galaxia moten oinarriak azaldu ditudala uste dut, eta zure jakin-mina pizteko bezain interesgarria irudituko zitzaizula espero dut!

Bukatzeko, denbora librea eta jakin-mina baduzu, denbora-pasa dibertigarri bat utziko dizut: Galaxy Zoo-a! Duela 15 urte baino gehiagotik, Galaxy Zook boluntarioak gonbidatu ditu Unibertso behagarrian sakabanatutako ehun mila milioi galaxien artean batzuk klasifikatzen laguntzera. Beraz, zer egin ez dakizunean, zergatik ez lagundu zientzialariei unibertsoaren misterioak argitzen? Zaletasun liluragarria ez ezik, benetako ikerketa zientifikoan laguntzeko modua ere bada!

Orri-oinak

¹ Eliptizitatea forma bat zein luzatuta dagoen deskribatzeko modu bat da. Zirkulu bat ez dago batere luzatuta (eliptizitate gabekoa), obalo bat berriz, luzatuagoa dago (eliptizitate handiagoa).

² Sailkapenaren irudi interaktiboa: https://prezi.com/5km7pawazfki/sings-hubble-tuning-fork-interactive/

³ Errugbiko baloi batena bezalakoa.

⁴ Abiaduren dispertsioa galaxia baten barruko izarren abiaduren sakabanatzea kuantifikatzen du. Eliptikoetan, non ez dagoen errotazio antolaturik, dispertsio horrek mantentzen du galaxia egonkor grabitatearen aurrean, nolabaiteko “presio zinematiko” gisa jardunez.

Erreferentziak

• “Eztabaida Handia”ri buruz gehiago irakurri nahi baduzu: The Shapley - Curtis Debate in 1920. https://apod.nasa.gov/debate/debate20.html

• Edwin Hubble-ek nebulosa kiribilak Esne Bidetik kanpo dauden galaxia urrunak direla aurkeztu zuen artikulua: Hubble, E. (1925). Cepheids in spiral nebulae. The Observatory, Vol. 48, p. 139-142.

  https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1925Obs. . ..48..139H/abstract

• Edwin Hubble-ren “Realm of Nebulae”: Hubble, E. (1936). The Realm of Nebulae. Yale University Press. https://yalebooks.yale.edu/book/9780300187120/the-realm-of-the-nebulae/

  
  

  https://archive.org/details/in.ernet.dli.2015.210893/page/n61/mode/2up

• Galaxien klasifikazioari buruzko atal oso ona: Schneider, P. (2014a). The world of galaxies. Springer eBooks (pp. 101–171). https://doi.org/10.1007/978-3-642-54083-7_3