Galaxisunk spirálszerkezete

Tejútrendszerünk egy spirális galaxis. Ennek meghatározása nem olyan egyszerű feladat, mivel Földünk a Nappal együtt a Galaxis síkjában kering a galaktikus centrum körül, így nem látunk rá ``felülről'' Galaxisunkra. Ebben a fejezetben azokat a módszereket fogom bemutatni, amelyekkel meghatározható, hogy milyen formájú is Galaxisunk, azaz hogyan bizonyítható be, hogy spirális galaxisban élünk.

Azokat az objektumokat, amelyek segítségével meghatározható a spirálszerkezet, spirálkar-indikátoroknak hívják. Ez azt jelenti, hogy megfigyelésükkel kirajzolódik előttünk a Tejútrendszer spirálszerkezete, mivel (ahogy ez más galaxisok megfigyeléseivel is igazolódott) ezek az objektumok a spirálkarokban csoportosulnak. Spirálkar-indikátorként a következő objektumok használhatók:

1. Asszociációk, fiatal nyílthalmazok, amelyek laza, szabálytalan alakú csillagcsoportok. A nyílthalmazok kb. 1$-$20 pc átmérőjűek és pár tucat$-$ezer, de jellemzően pár száz csillagot tartalmaznak. Az asszociációk jóval kevesebb számú, de azonos fajta csillagokat tartalmaznak.

2. Cefeida változók, amelyek radiálisan pulzáló szuperóriás csillagok. Fényváltozásuk periódusa 1$-$100 nap, amplitúdója $0,1-2$ magnitúdó. Nagy luminozitásúak.

3. HII régiók, amelyekben a hidrogén ionizált állapotban van.

Ezen kívül vannak még olyan objektumok, amelyek ezekhez szorosan kötődnek, mivel a HII régiókban vagy akár a fiatal nyílthalmazokban történhet csillagkeletkezés, illetve itt fordulnak elő igen fiatal, fényes csillagok. Tehát további nyomjelzői a spirálszerkezetnek:

4. OB csillagok, amelyek forró, 15 000$-$30 000 K hőmérsékletű csillagok.

5. Be csillagok, amelyek gyorsan forgó, nagy tömegvesztésű, B színképtípusú csillagok. Kis mértékű, kváziperiódikus fényváltozást mutatnak, amely valószínűleg pulzációból ered.

6. Wolf$-$Rayet csillagok, amelyek extrém magas hőmérsékletű, fényes, nagytömegű csillagok. Nagy mennyiségű tömegvesztés jellemző rájuk, amely valószínűleg egy kísérőcsillag okoz.

7. Szuperóriások, amelyek nagy tömegű, ezért nagy luminozitású csillagok. Magjukban a hidrogén-hélium fúziónál magasabb rendű fúziók is végbemehetnek.

Az a tény, hogy Földünk a korong síkjában helyezkedik el, azért is okoz gondot, mert megnehezíti a megfigyeléseket az, hogy a korongban koncentrálódik a Galaxis por és gázanyagának nagy része. Ennek az intersztelláris anyagnak a fényelnyelése erősen befolyásolja az egyes objektumok távolságának pontos meghatározását, amely viszont alapvető fontosságú a spirálszerkezet meghatározásában.

A spirálszerkezet meghatározásához alapvetően ugyanazt a mechanizmust használják. Mivel az egyes spirálkar-indikátorok a spirálkarokban csoportosulnak, meghatározzák a távolságukat, valamint a galaktikus koordinátáikat. Így egy polárkoordináta-rendszerben ábrázolva ezeket, ``kirajzolódik'' a spirálszerkezet. Ezzel tulajdonképp távolságmeghatározási módszerekre és azok pontosságára redukálódik le a spirálszerkezet meghatározásának problémája.

A spirálkar-indikátorok között a legjelentősebbek a fiatal nyílthalmazok. Egyrészt azért, mert pontosabban lehet meghatározni a távolságukat, mivel több csillag áll rendelkezésre, másrészt tartalmazhatnak nagy luminozitású csillagokat, amelyek távolabbról is vizsgálhatók, így nagyobb távolságskálán lehet meghatározni a távolságokat. Ezenkívül még tartalmazhatnak más egyedi távolságindikátorokat (pl. cefeidákat, OB csillagokat), amelyekkel pontosabb kalibrációt lehet végezni.