Kort svar: En spiralgalakse er faktisk kugleformet.

For at forstå hvordan, lad os som udgangspunkt se ud på Wikipedia's skitse af strukturen i en spiralgalakse:

En spiralgalakse består af en disk indlejret i en sfærisk glorie. Galaksen roterer omkring en akse gennem midten, parallelt med GNP $ \ leftrightarrow $ GSP-aksen i billedet. Den sfæriske glorie består hovedsagelig af Dark Matter (DM), og DM udgør $ \ sim90 \% $ af Mælkevejens masse. Dynamisk er det DM, der, ehrm, betyder noget. Og DM vil altid arrangere sig selv i en ellipsoidkonfiguration.

Så spørgsmålet bør snarere være: Hvorfor er der endda en disk , hvorfor er galaksen ikke bare en elliptisk? Nøglen til at besvare dette ligger i gasindholdet i en galakse.

Både stjerner og Dark Matter-partikler - uanset hvad de er - er kollisionsfrie ; de interagerer kun med hinanden gennem tyngdekraften. Kollisionsfrie systemer har tendens til at danne sfæroide eller ellipsoide systemer, som vi er vant til fra elliptiske galakser, kuglehobe osv .; som alle deler det kendetegn, at de er meget gasfattige.

Med gas er det anderledes: gasmolekyler kan kollidere og gør det hele tiden. Disse kollisioner kan overføre energi og vinkelmoment. Energien kan omdannes til andre former for energi, som kan slippe ud gennem stråling, galaktiske vinde osv., Og når energi undslipper, køler gassen ned og sætter sig ned i en lavere energikonfiguration. Gassens vinkelmoment er imidlertid sværere at overføre ud af galaksen, så dette er mere eller mindre konserveret. Resultatet - et kollisionssystem med lav energi, men et relativt højt vinkelmoment - er den typiske tynde skive i en spiralgalakse. (Noget lignende, men ikke helt analogt, sker i dannelsen af ​​protoplanetære diske).

Stjerner kolliderer heller ikke, så de skal i teorien også udgøre en ellipsoid form. Og nogle gør faktisk: halo-stjernerne , inklusive, men ikke begrænset til, de kuglehobe. Disse er alle meget gamle stjerner, dannet, når gassen i galaksen endnu ikke havde lagt sig i disken (eller, for nogle få, dannet i disken, men senere skubbet ud på grund af tyngdeforstyrrelser). Men det store flertal af stjerner dannes i gassen, efter at den har slået sig ned i disken , og så vil det store flertal af stjerner blive fundet på den samme disk.

Elliptiske galakser

Så hvorfor er der endda elliptiske galakser? Elliptiske galakser er typisk meget gasfattige, så gasdynamik er ikke vigtig i disse, de er snarere et klassisk tyngdekraftssystem med mange legemer som en DM-halo. Gassen tømmes fra disse galakser på grund af mange forskellige processer såsom stjernedannelse, kollisioner med andre galakser (som er ganske almindelige), gasudstødning på grund af strålingstryk fra stærkt stjernedannende regioner, supernovaer eller kvasarer osv. Osv. - mange er måderne for en galakse at miste sin gas. Hvis kolliderende galakser er tilstrækkeligt gasforarmede (og kollisionen resulterer i en fusion), vil den resulterende galakse ikke have nogen gas, der kan sætte sig ned i en disk, og kinetisk energi fra stjernerne i den nye galakse vil have tendens til at blive fordelt tilfældigt på grund af interaktionens kaotiske natur.

(Dette billede er forenklet, da hele virksomheden med galaktisk dynamik er ret behåret, men jeg håber, det får det grundlæggende rigtigt og mere eller mindre forståeligt).

Bare for at tilføje til det ellers fremragende svar fra Triveth. Han efterlader stadig oprindelsen til elliptiske galakser uforklarlig, dvs. hvordan opnår stjernerne den sfæriske form? Når alt kommer til alt, dannes de fleste stjerner fra gas, og gas har tendens til at sætte sig i skiver, så hvorfor er stjernerne i elliptiske galakser i en sfæroid fordeling, men i spiralgalakser i en skivelignende fordeling?

Standardvisdom er at elliptiske galakser er dannet, danner fusionen af ​​to eller flere mindre spiralgalakser. I sådanne fusioner betyder stjernernes kollisionsløse natur, at de ikke bliver på en disk. Snarere energi fra stamfaderens galakser overføres til intern energi (som ikke kan udstråles væk som med gasskiver), der udvikler stjernedistributionerne væk fra deres næsten minimale energitilstand (ved givet vinkelmoment), dvs. væk fra en skive . Derudover fordeler interaktionen mellem de to galakser den individuelle stjernevinkelmomenta og deres retning, så de ikke længere er korreleret (som i en skive).

Gassen gennemgår en helt anden skæbne under en fusion. Det kolliderer og chokerer, afkøles derefter og danner stjerner eller trækkes på de centrale super-massive sorte huller, hvor det kan tænde en kvasar. Feedback om energi og momentum fra både kvasaren og supernovaerne som følge af nyfødte massive stjerner er godt i stand til at drive al resterende gas ud og efterlade galaksen gas fattig. Nogle elliptiske galakser har stadig en lille gasskive, og der er også mellemliggende, såkaldte S0, galakser med en klar skive og en væsentlig sfærisk komponent.

Dette skyldes spindlende kræfter, såsom centrifugeret kraft. Husk, at galakser dannes (i det mindste de regelmæssige), efter at materialet snurrer rundt om en galakse.

Så du tager ikke fejl. Tyngdekraften er isotrop, men i disse tilfælde er drejekræfterne definitionen på galakseformen.