Galaksi on monien tähtien muodostama järjestelmä, jossa on myös runsaasti kaasua, pölyä ja merkittävä määrä pimeää ainetta. Nimi "galaksi" tulee kreikan kielen sanasta galaxia, joka viittaa linnunrataan ja tarkoittaa kirjaimellisesti "maitoa" tai "maitotietä" – mielleyhtymä omaan galaksiimme, Linnunrataan. Galaksien koko ja koostumus vaihtelevat: pienimmissä voi olla muutamia miljoonia tähtiä, suurimmissa jopa biljoonia. Tyypillinen galaksi sisältää tavallisesti 107–1012 tähteä ja läpimitta voi olla kymmeniä tuhansia–satoja tuhansia valovuosia.

Gravitaatio, pimeä aine ja kosmisen laajeneminen

Gravitaatio on se voima, joka pitää galaksit kasassa paikallisesti ja sitoo niiden tähdet, kaasun ja pimeän aineen yhteen järjestelmäksi. Galaksien pyörimisnopeuksista ja ilmiöistä saatu näyttö viittaa siihen, että suurin osa galaksin massasta on näkymätöntä pimeää ainetta, joka muodostaa laajan halo-rakenteen galaksin ympärille. Gravitaatio toimii myös galaksiryhmien ja -klustereiden sisällä: esimerkiksi Linnunradan asema tunnetussa paikallisessa ryhmässämme on sidottu tähän vetovoimaan.

Samalla kun avaruus kokonaisuutena laajenee, tämä laajeneminen tapahtuu pääasiassa galaksien ja galaksiryhmien välillä, ei niiden sisällä. Toisin sanoen galaksit pysyvät koossa, koska niiden oma gravitaatiokenttä voittaa paikallisen laajenemisen. Kaiken liikkeen keskus liittyy massakeskukseen (massakeskuksen käsite), jonka ympärillä komponentit kiertävät.

Galaksityypit ja niiden ominaisuudet

Galakseja luokitellaan niiden rakenteen ja tähtien muodostumisen perusteella. Perusryhmät ovat:

  • Elliptiset: pyöreitä tai soikeita muotoja, vähäistä kaasua ja pölyä, niissä on yleensä vanhoja, punertavia tähtiä ja vähän uutta tähtienmuodostusta.
  • Spiraaligalaksit: litteä kiekko, selkeä spiraalimuoto, usein nuoria sinisiä tähtiä spiraalikäsivarsissa. Spiraalit voivat olla palkeilla varustettuja (barred spiral), jolloin keskustan läpi kulkee palkeksi kutsuttu rakenteellinen piirre.
  • Linssimäiset (lenticular): yhdistelmä spiraali- ja elliptisen piirteitä — kiekkomainen muoto mutta vähän spiraalikäsivarsia ja vähäinen tähtienmuodostus.
  • Epäsäännölliset: muodoltaan ei-symmetrisiä, usein kaasupitoisia ja aktiivisia tähtienmuodostusalueita sisältäviä galakseja, tyypillisesti pienempiä ja nuorempia kuin suurimmat spiraalit tai elliptiset.

Luokitusmallien taustalla on usein Hubble'n ns. "tuning fork" -järjestelmä, mutta galaksien todellinen kirjo on jatkuva: moni galaksi on välimuotojen tai vuorovaikutuksessa syntyneiden rakenteiden muokkaama.

Galaksien evoluutio ja vuorovaikutukset

Galaksit eivät ole staattisia: ne kehittyvät, kasvavat ja joskus sulautuvat toisiinsa. Galaksien väliset törmäykset ja yhdistymiset ovat keskeinen mekanismi, joka voi laukaista massiivisia tähtienmuodostuspurkauksia, muuttaa galaksin rakennetta ja lopulta muodostaa suurempia elliptisiä galakseja. Keskukset monissa suurissa galakseissa kätkevät massiivisia tai supermassiivisia mustia aukkoja, joiden kasvu ja aktiivisuus vaikuttavat galaksin kaasuun ja tähtienmuodostukseen.

Suuria lukemia ja havaintotapoja

Kaikki galaksit ovat osa laajempaa kosmista rakennetta — galaksiryhmiä, klustereita ja niin sanottua kosmista verkkoa. Havaittavassa universumissa on nykyarvioiden mukaan yli 2 biljoonaa (10 12) galaksia ja kaiken kaikkiaan arviolta jopa 1×10 24tähteä (enemmän tähtiä kuin kaikki maapallon hiekanjyvät). Galaksien etäisyyksiä ja ikää mitataan punasiirtymällä, ja niiden rakennetta tutkitaan eri aallonpituuksilla: optisella valolla näkyy tähdet, infrapuna paljastaa vanhemmat ja pölyyn kätkeytyvät tähdet, radioaaltoalueella havaitaan neutraalia vetyä ja molekyylikaasuja.

Miksi galaksit ovat tärkeitä

Tutkimalla galakseja ymmärrämme paremmin kosmoksen rakennetta, aineen ja energian jakaumaa, tähtien muodostumisen prosesseja sekä universumin historiaa. Tulevat ja nykyiset avaruusteleskoopit ja maapallon observatoriot tarjoavat yhä yksityiskohtaisempaa tietoa näistä jättimäisistä järjestelmistä ja siitä, miten ne ovat syntyneet ja kehittyneet ajan saatossa.