Sarmal kol

Girdap Gökadası (M51) belirgin bir sarmal yapıya sahiptir.

Sarmal kollar, sarmal gökadaların ayırt edici bir özelliğidir. Bu kollar, galaktik disk içinde parlaklığı artmış sarmal şekilli bölgeler olarak kendini gösterir. Tipik olarak sarmal gökadalar iki veya daha fazla sarmal kola sahiptir. Bu kolların toplu konfigürasyonu, gökadanın sarmal deseni veya sarmal yapısı olarak adlandırılır.

Sarmal kolların görünümü oldukça çeşitlidir. Büyük tasarım sarmal gökadalar, gökada boyunca uzanan simetrik ve belirgin iki sarmal koldan oluşan bir desen sergiler. Buna karşılık topaklanmış sarmal gökadaların sarmal yapısı, birbiriyle bağlantılı olmayan çok sayıda küçük kol parçalarından oluşur. Sarmal kolların görünümü elektromanyetik spektrum boyunca değişiklik gösterir.

Sarmal kollar artan parlaklığın yanı sıra, yıldızlararası gaz ve toz yoğunluğu, parlak yıldızlar ve yıldız kümeleri, aktif yıldız oluşum bölgeleri (starburst), daha mavi bir renk ve gökadalardaki manyetik alan şiddetinin arttığı bölgeler olarak öne çıkar. Sarmal kolların toplam gökada parlaklığına katkısı bazı gökadalar için %40-50'ye ulaşabilir. Sarmal kolların özellikleri gökadaların diğer özellikleriyle de ilişkilidir; örneğin sarmal kolların bükülme açısı, merkezdeki süper kütleli kara deliğin kütlesi ve şişkinliğin toplam parlaklığa katkısı gibi parametrelerle bağlantılıdır.

Sarmal kolların kökenini açıklamak için iki ana teori öne sürülmüştür: Yoğunluk dalgası teorisi ve stokastik (olasılıksal) kendi kendine çoğalan yıldız oluşumu modeli (SSPSF modeli). Bu teoriler sarmal yapının farklı türlerini tanımlar ve birbirini dışlamaz. Bu teorilere ek olarak, bazı durumlarda sarmal yapının ortaya çıkışını açıklayabilecek başka teoriler de bulunmaktadır.

Sarmal yapı ilk kez 1850 yılında Lord Rosse tarafından Girdap gökadası'nda (M51) tespit edilmiştir, fakat gökadalardaki sarmal yapının doğası uzun bir süre boyunca çözülememiştir.

Genel özellikler

Belirkin bir çubuğa sahip olan sarmal gökada NGC 1300

Sarmal kollar, sarmal gökadaların yapısal bileşiminin belirleyici bir özelliğidir. Bu kollar, diskler içinde yer alır ve çevrelerine göre daha parlak bir görünüm sergilerler. Yapısal olarak sarmal şeklinde olan bu kollar, çubuksuz gökadalarda genellikle gökadanın merkezine yakın bir bölgeden başlarken, çubuklu gökadalarda çubuğun uçlarından başlar. Sarmal kollar diskin tüm yarıçapı boyunca uzanmaz ve diskin hala ayırt edilebildiği bir mesafede son bulur. Bir gökada tipik olarak iki veya daha fazla sarmal koldan oluşur. Bu kolların bir gökada içindeki toplu konfigürasyonuna sarmal desen veya sarmal yapı adı verilir.

Tüm büyük kütleli gökadaların yaklaşık üçte ikisi sarmal gökadalardır. Sarmal kollar, $z\approx 1$'e kadar olan kırmızıya kayma değerlerine sahip gökadalarda ve bazen daha uzak mesafelerde de gözlemlenmiştir. Bu durum, Evrenin yaşı şimdiki değerinin yarısından az olduğunda bile sarmal yapının var olduğunu gösterir. Bu da sarmal yapının uzun ömürlü bir fenomen olduğunu göstermektedir.

Sarmal kolların görünümü önemli ölçüde çeşitlilik gösterir. Genel olarak bu bölgeler, gaz ve toz yoğunluğunun arttığı, aktif yıldız oluşumlarının (starburst) gerçekleştiği ve diskin geri kalanından daha fazla yıldız kümesinin, H II bölgelerinin ve parlak yıldızların yaygınlığı ile karakterize edilirler. Sarmal kollar öncelikle genç yıldız popülasyonu sayesinde tanımlanabilse de, aynı zamanda yaşlı yıldızların da yoğunlaştığı bölgelerdir.

SDSS'de M 51'in üç fotometrik banttaki görüntüleri: soldan sağa u (ultraviyole), r (görünür) ve z (kızılötesi)

Sarmal kolların bir gökadadaki görünümü ve ifade biçimi, elektromanyetik spektrumun hangi bölümünde gözlemlendiğine bağlı olarak değişebilir. Spektrumun mavi ve ultraviyole bölgelerinde, mavi süperdevlerin varlığı nedeniyle sarmal kollar belirgin şekilde görünür. Kırmızı ve yakın-kızılötesinde ise yaşlı yıldızların katkısı artar ve bu da sarmal kolları daha pürüzsüz fakat daha az kontrastlı hale getirir. Yıldızlararası tozdan gelen radyasyon, uzak kızılötesi spektrumda sarmal kolları parlak gösterirken; nötr hidrojen ve moleküllerden gelen radyasyon, bu kolları radyo bandında parlak kılar. Sarmal kollar, salma bulutsularının yaydığı spektral çizgilerde ve soğuk gaz bulutlarının ürettiği poliaromatik hidrokarbon çizgilerinde gözlemlendiğinde en yüksek kontrast ve ince detaylara sahiptir.

Sarmal kolların görünümü, gökadaların morfolojik sınıflandırılmasında kullanılan kriterlerden biridir. Örneğin, Hubble sınıflandırma şemasında sarmal gökadalar Sa, Sb ve Sc tiplerine ayrılır. Çubuklu sarmal gökadalar ise SBa, SBb ve SBc tipleri olarak sınıflandırılır. Erken tip Sa ve SBa gökadaların sarmal kolları sıkı sarılmış ve pürüzsüzdür; geç tip Sc ve SBc gökadaların kolları ise düğümlü ve gevşek bir şekilde sarılmıştır. Sb ve SBb tipleri ise bu iki özellik arasında ara dereceli bir görünüm sergiler.

• SDSS'de farklı morfolojik tipteki sarmal gökadalar
• 
  NGC 4314 (SBa)
• 
  M95 (SBb)
• 
  NGC 3367 (SBc)

Kaynak dizini

• Buta, R. J. (2011). Oswalt, T. D.; Keel, W. C. (Ed.). "Galaxy Morphology". Planets, Stars, and Stellar Systems. New York: Springer Reference. 6. arXiv:1102.0550 . doi:10.1007/978-94-007-5609-0. ISBN 978-94-007-5609-0. 
• Сурдин, В. Г. (2017). Галактики [Galaxies] (Rusça) (2, rev. and supplement bas.). Moscow, Russia: Физматлит. ISBN 978-5-9221-1726-5. 
• Засов, А. В.; Постнов, К. А. (2011). Общая астрофизика [General Astrophysics] (Rusça) (2, revised and supplemented bas.). Fryazino: Век 2. ISBN 978-5-85099-188-3. 
• Karttunen, H.; Kroger, P.; Oja, H.; Poutanen, M.; Donner, K. J. (2016). Fundamental Astronomy (6 bas.). Berlin, Germany; Heidelberg, Germany; N.Y.: Springer. ISBN 978-3-662-53045-0. 
• Binney, J.; Merrifield, M. (1998). Galactic Astronomy. Princeton University Press. ISBN 978-0-691-23332-1. 
• Seigar, M. S. (2017). Spiral structure in galaxies. San Rafael, California: IOP Publishing. ISBN 978-1-6817-4609-8. OCLC 994877317.