Galaktyka spiralna jest typem galaktyki zawierającej maksymalnie kilkaset miliardów gwiazdek , które odbywają się na spłaszczonym kształcie dysku , z centralnym świetlnego sferycznego wybrzuszenia zwanej żarówka . Galaktyki spiralne zawierają również, na różne sposoby, znaczne ilości gazu i pyłu . Wokół dysku występuje również mniej gęste i bardziej dyskretne halo , z gwiazdami często zgrupowanymi w gromady kuliste .
Dysk zazwyczaj zawiera kilka świecących ramion , w których znajdują się najmłodsze i najjaśniejsze gwiazdy. Ramiona te owijają się spiralnie wokół środka, nadając galaktykom ich nazwy. Galaktyki spiralne są uważane za jedne z najpiękniejszych obiektów na niebie i często są używane jako ilustracje w prasie i publikacjach głównego nurtu, w tym poza sferą astronomii. Galaktyka M51 , znana również jako „galaktyka Tourbillon” lub „galaktyka psów myśliwskich”, jest jednym z jej najbardziej charakterystycznych przedstawicieli.
Galaktyki spiralne należą do trzech głównych klas galaktyk ustanowionych przez Edwina Hubble'a w jego książce The Kingdom of Nebulae z 1936 roku . Jako takie należą do sekwencji Hubble'a .
Nasza galaktyka, Droga Mleczna , jest galaktyką spiralną, ale ma również środkowy słupek, odkryty w latach 90. XX wieku, co w rzeczywistości czyni ją galaktyką spiralną z poprzeczką , której szczegółowa struktura nie jest dziś znana. Hui. Nasza pozycja na dysku galaktycznym oczywiście bardzo utrudnia obserwację tej części Drogi Mlecznej. Najbardziej przekonujący dowód na to istnienie pochodzi z badań gwiazd w centrum galaktyki przeprowadzonych za pomocą Kosmicznego Teleskopu Spitzera .
Galaktyki spiralne są bardzo dynamicznymi bytami: są w szczególności miejscem powstawania gwiazd. Ich dysk zawiera wiele młodych gwiazd, przy czym starsze gwiazdy zwykle zajmują centralne zgrubienie, podczas gdy rozproszone halo składa się ze starszych gwiazd. Gwiazdy powstają ze skupisk ośrodka międzygwiazdowego, które występują tylko w dysku galaktycznym. Ich średnica wynosi zazwyczaj od 20 do 60 kilo parseków (tj. Od ~ 50 000 do ~ 200 000 al), a ich masa wynosi od 10 10 do 10 11 mas Słońca .
Nowoczesne teleskopy ujawniły, że wiele galaktyk spiralnych posiada w swoich centrach supermasywne czarne dziury , których masy mogą przekraczać kilkaset milionów mas Słońca. Wiadomo, że zarówno galaktyki spiralne, jak i eliptyczne zawierają te egzotyczne obiekty. W rzeczywistości wielu astronomów uważa obecnie, że wszystkie duże galaktyki zawierają w swoim jądrze supermasywną czarną dziurę. Wiadomo, że w naszej galaktyce znajduje się czarna dziura Sgr A * o masie kilku milionów mas Słońca.
Wraz z galaktykami nieregularnymi galaktyki spiralne stanowią 60% populacji lokalnego Wszechświata . Występują głównie w regionach o małej gęstości i rzadko w centrach gromad galaktyk.
Galaktyki są klasyfikowane zgodnie z „diagramem widełek selekcyjnych” zwanym sekwencją Hubble'a . Początek rozwidlenia klasyfikuje galaktyki eliptyczne według skali, od najbardziej okrągłej, z oceną E0, do najbardziej spłaszczonej, z oceną E7. Na „rozgałęzieniach” widelca znajdują się dwa rodzaje galaktyk spiralnych: „normalne” spirale z zasadniczo regularną bańką oraz spirale „z poprzeczką”, których rdzeń rozciąga się mniej więcej, przecinając linię gwiazd - środek. Galaktyki spiralne z poprzeczką stanowią około 50% całej populacji galaktyk spiralnych.
Kształt galaktyki spiralnej powstaje intuicyjnie w wyniku działania sił grawitacyjnych (ze znanym kształtem wiru wokół centralnego atraktora). Jednak spirale z poprzeczką od dawna intrygują astronomów. Niektóre symulacje na komputerze sugerują, że kształt Galaktyka spiralna wydaje się dość łatwo u zbiegu dwóch galaktyk (który powoduje sporo kolizji, średnia gęstość galaktyk jest mniejszy niż w dymie papierosowym). Oczekuje się, że skrzyżowanie tego typu między naszą galaktyką a galaktyką Andromedy nastąpi za cztery miliardy lat, bez naszej dzisiejszej wiedzy, aby przewidzieć, czy przyniesie skutek tego samego rodzaju.
Te dwa typy galaktyk spiralnych są podzielone zgodnie z widocznością ich centralnego „wybrzuszenia”, jasnością ich powierzchni i szczelnością ramion spiralnych. Wszystkie te cechy są ze sobą powiązane, tak że galaktyka Sa ma duże centralne wybrzuszenie, dużą świecącą powierzchnię i ramiona owinięte ciasną spiralą. Galaktyka Sb wykazuje mniejsze wybrzuszenie, jaśniejszy dysk i bardziej rozluźnione ramiona itd. Dla typów Sc i Sd. Galaktyki z poprzeczką są scharakteryzowane według tego samego schematu, odpowiednio w SBa, SBb, SBc i SBd.
Istnieje jeszcze inna klasa galaktyk oznaczona jako S0 , morfologicznie przejściowego typu pomiędzy galaktykami spiralnymi i eliptycznymi. Jego spiralne ramiona są owinięte tak mocno, że nie można ich odróżnić; Galaktyki S0 mają dysk o jednakowej jasności. Dotyka ich również bardzo duże wybrzuszenie.
Tak jak gwiazdy mogą być z natury jasne lub z natury słabe, galaktyki spiralne mogą również wykazywać zakres jasności. Z tego powodu Sidney van den Bergh wprowadził dodatkowy deskryptor dla galaktyk spiralnych, czyli klasę jasności galaktyki.
W tym systemie każdej galaktyce spiralnej przypisana jest klasa jasności od I dla najjaśniejszej do V dla najsłabszej. Ponieważ całkowita jasność jest z grubsza całkowitą masą widocznych gwiazd, galaktyki spiralne I klasy jasności są również najbardziej masywne i mają największe ramiona spiralne .
Klasa jasności galaktyk jest również dobrze skorelowana z regularnością struktury spiralnej, najjaśniejsze galaktyki, a zatem najbardziej masywne, są najbardziej uporządkowane. Można to po prostu wytłumaczyć wzorem fal gęstości tworzących się ramion spiralnych. Im bardziej masywna galaktyka, tym więcej chmur gazu będzie się koncentrować w obszarach o dużej gęstości. Im więcej gazu będzie dostępnych, tym więcej nowych niebieskich gwiazd powstanie w miejscu, co sprawi, że struktura spiralna będzie lepiej zdefiniowana.
Ta cecha jest teraz stosowana również do nieregularnych galaktyk, jak widać z bazy danych NASA / IPAC .