גלקסיה

גָּלַקְסִיָּה (מיוונית: γαλαξίας) היא אוסף כוכבים שכוח הכבידה קושר אותם יחד, והם סובבים כולם יחדיו סביב מרכז הגלקסיה. גלקסיות שכנות מרכיבות קבוצות גלקסיות וצבירי גלקסיות ואלו מרכיבים צבירי-על שמכילים הרבה קבוצות וצבירים, אשר ביחד יוצרים את הרשת הקוסמית. מרבית הגלקסיות ניתנות לסיווג נוח לאוסף מוגבל של מבנים קלים לזיהוי. רוב הגלקסיות מוקפות בהילה של צבירים כדוריים.

ביקום קיימות מאות מיליארדי גלקסיות. טלסקופים מודרניים מאתרים כמאתיים מיליארד, ועם שיפור הטכנולוגיה מתגלות גלקסיות נוספות.

הרוב המכריע של הכוכבים נוצר בגלקסיות. גודלן של גלקסיות נע בין גלקסיות ננסיות, המכילות כעשרה מיליון כוכבים, ועד גלקסיות ענק, המכילות כמאה טריליון (10¹⁴) כוכבים. מספר הכוכבים בגלקסיה ממוצעת נמנה בעשרות מיליארדים^[1]. בגלקסיית שביל החלב, שבה שוכנת מערכת השמש שלנו, יש בין 200 ל-400 מיליארד כוכבים.

גלקסיות שאינן כבולות כבידתית זו לזו במסגרת קבוצות או צבירים מצייתות להתמתחות המרחב הכלל-יקומית ומתרחקות זו מזו. תופעה זו נחזתה על ידי הוגי תאוריית המפץ הגדול ואושרה בתצפיות רבות שערך האסטרונום אדווין האבל בשנת 1930. ההערכות האחרונות של מספר הגלקסיות ביקום הנצפה נע בין 200 מיליארד ל-2 טריליון או יותר^[2]^[3].

הקבוצה המקומית מורכבת משלוש גלקסיות גדולות ומספר גלקסיות ננסיות נלוות, אשר גם ללא טלסקופ ניתן לראות, ממקום חשוך מאוד, את שתי הגדולות מביניהן: גלקסיית אנדרומדה וגלקסיית המשולש (השלישית היא גלקסיית שביל החלב, הגלקסיה שלנו). שתיהן נראות ככתם חיוור מאוד שצורתו מאורכת קמעה.

היסטוריה

בשלהי המאה ה-18 יזם האסטרונום הבריטי ויליאם הרשל סקר שמים מקיף, אותו ביצע בטלסקופים שבנה במו ידיו. במסגרת הסקר בנה הרשל הערכה גסה של המבנה התלת-ממדי בו פזורים הכוכבים. הוא הופתע לגלות שכוכבי השמיים אינם מפוזרים באופן אחיד, אלא ערוכים במעין דיסקה שמרכזה נפוח, ומישור הדיסקה הוא שביל החלב – חגורה רחבה הנראית בעין בלתי מזוינת כענן זרחני בשמי הלילה.

אחרי שהרשל פרסם את תוצאותיו טבע הפילוסוף עמנואל קאנט את המונח גלקסיה, אותו גזר מהמילה היוונית לחלב, רפרנט לשביל החלב. קאנט שיער שקיימות גלקסיות רבות, בניגוד להרשל שסבר ששביל החלב הוא הגלקסיה היחידה ביקום, ולמעשה היא היקום כולו. מחלוקת זו שיסעה את עולם האסטרונומיה למשך יותר ממאה שנה, הרבה אחרי שקאנט והרשל הלכו לעולמם.

עם שיפור הטלסקופים החלו האסטרונומים לקטלג ערפיליות, שהן גרמי שמים חיוורים. חלק מהערפיליות היו ללא מבנה מוגדר, אך אחרות נראו כדיסקה שמרכזה נפוח, בדומה למבנה שביל החלב. כחצי מאלה היו בעלות מבנה ספירלי – שני לוליינים או יותר שיצאו מהמרכז, חיוורים ממנו. תומכי מחנה קאנט טענו שאלו אינן ערפיליות כלל, אלא גלקסיות אחרות, הנמצאות מחוץ לגלקסיית שביל החלב. מצדדיו של הרשל ענו שדמיון במבנה אינו מחייב זהות בממדים, וגרסו שאפשר שאלו מערכות שמש בשלב מוקדם של יצירתן. במקביל הצליחו למדוד מרחקים לכוכבים קרובים, אך ללא שיטה למדידת המרחק ל"ערפיליות" דמויות הדיסקה לא ניתן היה ליישב את המחלוקת.

ב-1920 נערך ויכוח פומבי המכונה הוויכוח הגדול בין האסטרונומים הרלו שפלי והבר קרטיס לגבי מבנה היקום. שפלי טען כי היקום אינו גדול בהרבה משביל החלב ואילו קרטיס חשב ששביל החלב הוא רק גלקסיה אחת מני רבות. הוויכוח הוכרע רק לאחר מספר שנים כאשר אדווין האבל מדד את המרחק לגלקסיית אנדרומדה ומצא שהיא נמצאת בוודאות מחוץ לשביל החלב. האבל היה אסטרונום צעיר ומוכשר, וחשוב מכל, דקדקן באופן אובססיבי. הוא זיהה קפאיד באחת ה"ערפיליות", והסתייע בתוצאות מחקריה של הנרייטה ליוויט לחישוב המרחק לקפאיד זה. החשבון הניב תוצאה בת מאות אלפי שנות אור – בשני סדרי גודל מעל כל מרחק כוכבי שחושב קודם לכן.

בשנת 2023 נחשפה בעזרת טלסקופ החלל וב הגלקסיה הקדומה ביקום, הגלקסיה נחשפה על ידי פרופ' סטיבן פינקלשטיין מאוניברסיטת אוסטין, טקסס, והחוקר הראשי בפרויקט Cosmic Evolution Early Release Science Survey (או בקיצור: CEERS) של טלסקופ החלל וב^[4].

היווצרות גלקסיות

האופן בו נוצרות גלקסיות עדיין אינו ברור די הצורך. המודלים הממוחשבים של המאה ה־20, המניחים צבירה של גז היולי בשל פעולת הכבידה בין חלקיקי הגז, מנבאים יקום בו גלקסיות אליפטיות מהוות כ-90% מכלל הגלקסיות, בעוד שבפועל חוזים בחלוקה שווה כמעט של לולייניות מול אליפטיות.

במאה ה-21 שתי תגליות חדשות פסלו את המודלים הישנים. ברוב הגלקסיות הגדולות התגלה חור שחור על-מסיבי במרכזן, ונראה סביר יותר ויותר שזהו מאפיין של כל הגלקסיות הגדולות, בעלות המבנה הסדור. בנוסף תצפיות מהשנים האחרונות מעלות שכל גלקסיה מוקפת בהילה של חומר אפל. אין ספק ששני גורמים אלה הם בעלי השפעה מכרעת על היווצרות גלקסיות. בניית מודלים חדשים, שמתבססים על תגליות אלו, עדיין בשלבי פיתוח.

סוגי גלקסיות

מספרן של הגלקסיות ביקום הנראה נאמד בסדר גודל של מאות מיליארדים. נוהגים לחלק את הגלקסיות לסוגים על פי צורתן החיצונית (ראו גם: סיווג מורפולוגי של גלקסיות):

גלקסיות לולייניות (ספירליות)

ערך מורחב – גלקסיה ספירלית

לגלקסיות אלו יש מבנה לולייני, כשמהן יוצאות זרועות מפותלות. גלקסיה לוליינית דומה בצורתה החיצונית לגלקסיה שלנו, שביל החלב.

גלקסיות לולייניות מכילות כמות ניכרת של גז (בעיקר מימן מולקולרי) ואבק, ומתחוללת בהן יצירה של כוכבים חדשים. תהליך היצירה אינו מפוזר באקראי, אלא מתחולל לאורך חזיתות של גלי הלם. בחזיתות אלו רבים הכוכבים הצעירים, שחלק ניכר מהם מהוים ענקים כחולים בוהקים מאוד. חזיתות בוהקות אלו הן הזרועות הלולייניות.

גלקסיות אליפטיות

ערך מורחב – גלקסיה אליפטית

גלקסיות אליפטיות צורתן פחות או יותר סימטרית בצורת אליפסה. הן מכילות כמויות זעומות של גז ואבק, ולא מתחוללת בהן יצירת כוכבים. פועל יוצא מכך שכוכבי הגלקסיות האליפטיות זקנים, ומאופיינים בצבע הקרוב לקצה האדום של הספקטרום.

גלקסיות לא-סדורות

ערך מורחב – גלקסיה לא-סדורה

לגלקסיות לא-סדורות אין צורה מוגדרת. על סמך כמה דוגמאות מאוחרות, נראה שבמקור היו אלה גלקסיות בעלות מבנה סדור, ועקב אינטראקציות עם גלקסיות גדולות מהן צורתן התעוותה והמבנה הסדור התפרק.

ענן מגלן הגדול, לוויין של גלקסיית שביל החלב

גלקסיית עדשה

ערך מורחב – גלקסיית עדשה

מכילות מרכז בהיר המוקף במבנה דמוי עדשה, אך להבדיל מהגלקסיות הספירליות, אין להן זרועות וכמות הכוכבים החדשים הנוצרים בהם היא מועטה.

גלקסיות טבעת

ערך מורחב – גלקסיית טבעת

נקראות כך בשל צורתן המזכירה צורת טבעת. כיום מאמינים שגלקסיות טבעת נוצרות כאשר גלקסיה קטנה עוברת דרך מרכזה של גלקסיה גדולה. מכיוון שרוב הגלקסיה מכילה מרחב ריק, ה"התנגשות" גורמת רק לעיתים נדירות להתנגשויות ממשיות בין כוכבים.

גלקסיות ננסיות

ערך מורחב – גלקסיה ננסית

נקראות כך בגלל ממדיהן הקטנים יחסית לגלקסיה ממוצעת. לגלקסיות ננסיות אין מבנה סדור, והן מהוות שלב ביניים בין הגלקסיות הגדולות, בעלות המבנה הסדור, לערפיליות פליטה בהן נוצרים כוכבים.

גלקסיות אפלות

ערך מורחב – גלקסיה אפלה

גלקסיה אפלה היא עצם היפותטי בגודל של גלקסיה, המכיל מעט מאוד, אם בכלל, כוכבים, ומשום כך הוא אפל. גלקסיה אפלה מוחזקת ביחד על ידי חומר אפל וייתכן שגם גז ואבק. אף על פי שיש כמה מועמדים לגלקסיה מסוג זה, עדיין לא אושש קיומה בשום דרך מקובלת. רשימת גלקסיות