Морфологическая классификация галактик

Система категоризации галактик по внешнему виду

Диаграмма последовательности Хаббла в виде камертона

Морфологическая классификация галактик — это система, используемая астрономами для разделения галактик на группы на основе их внешнего вида. Существует несколько используемых схем, с помощью которых галактики можно классифицировать в соответствии с их морфологией, наиболее известной из которых является последовательность Хаббла , разработанная Эдвином Хабблом и позднее расширенная Жераром де Вокулером и Алланом Сэндиджем . Однако классификация и морфология галактик в настоящее время в основном выполняются с использованием вычислительных методов и физической морфологии.

последовательность Хаббла

Спиральная галактика UGC 12591 классифицируется как галактика S0/Sa. ^[1]

Последовательность Хаббла — это морфологическая схема классификации галактик, изобретенная Эдвином Хабблом в 1926 году. ^{[2] [3]} В разговорной речи ее часто называют «камертоном Хаббла» из-за формы, в которой она традиционно представлена. Схема Хаббла делит галактики на три больших класса на основе их внешнего вида (первоначально на фотографических пластинках ): ^[4]

• Эллиптические галактики имеют гладкое, невыразительное распределение света и выглядят как эллипсы на снимках. Они обозначаются буквой "E", за которой следует целое число n, представляющее степень их эллиптичности на небе. ^[5] Конкретный рейтинг эллиптичности зависит от соотношения большой (a) и малой осей (b), таким образом: ^[6]

${\displaystyle E=10\times \left(1-{\frac {b}{a}}\right)}$

• Спиральные галактики состоят из сплющенного диска, со звездами, образующими спиральную структуру (обычно двухрукавную) , и центральной концентрации звезд, известной как балдж , которая по внешнему виду похожа на эллиптическую галактику. Им присваивается символ «S». Примерно половина всех спиралей также имеет стержнеобразную структуру, простирающуюся от центрального балджа. Эти стержневые спирали обозначаются символом «SB».
• Линзовидные галактики (обозначаемые S0) также состоят из яркой центральной выпуклости, окруженной протяженной дисковидной структурой, но, в отличие от спиральных галактик , диски линзовидных галактик не имеют видимой спиральной структуры и не образуют активно звезды в каком-либо значительном количестве. ^[7]

Последовательность Хаббла на протяжении всей истории Вселенной ^[8]

Эти широкие классы могут быть расширены, чтобы обеспечить более тонкие различия внешнего вида и охватить другие типы галактик, такие как неправильные галактики , которые не имеют очевидной регулярной структуры (ни дисковидной, ни эллипсоидальной). ^[4]

Последовательность Хаббла часто представляется в виде двузубчатой ​​вилки, с эллиптическими слева (степень эллиптичности увеличивается слева направо) и перемычками и без перемычек, образующими два параллельных зубца вилки справа. Линзовидные галактики располагаются между эллиптическими и спиралями, в точке, где два зубца встречаются с «ручкой». ^[9]

На сегодняшний день последовательность Хаббла является наиболее часто используемой системой классификации галактик как в профессиональных астрономических исследованиях, так и в любительской астрономии . ^[10] Тем не менее, в июне 2019 года гражданские ученые через Galaxy Zoo сообщили, что обычная классификация Хаббла , особенно в отношении спиральных галактик , может не поддерживаться и может нуждаться в обновлении. ^{[11] [12]}

Система Де Вокулера

Хаббл - Диаграмма морфологии галактики де Вокулёра

NGC 6782 : спиральная галактика (тип SB(r)0/a) с тремя кольцами разного радиуса, а также перемычкой.

NGC 7793 : спиральная галактика типа SA(s)d.

Большое Магелланово Облако : галактика типа SBm.

Система де Вокулера для классификации галактик является широко используемым расширением последовательности Хаббла , впервые описанной Жераром де Вокулером в 1959 году. ^[13] Де Вокулер утверждал, что двумерная классификация спиральных галактик Хаббла — основанная на плотности спиральных рукавов и наличии или отсутствии перемычки — неадекватно описывает весь спектр наблюдаемых морфологий галактик. В частности, он утверждал, что кольца и линзы являются важными структурными компонентами спиральных галактик. ^[14]

Система де Вокулера сохраняет основное разделение галактик Хаббла на эллиптические , линзовидные , спиральные и неправильные . Чтобы дополнить схему Хаббла, де Вокулер ввел более сложную систему классификации спиральных галактик, основанную на трех морфологических характеристиках: ^[15]

• Перемычки. Галактики делятся на основе наличия или отсутствия ядерной перемычки. Де Вокулер ввел обозначение SA для обозначения спиральных галактик без перемычек, дополняя использование Хабблом обозначения SB для спиралей с перемычками. Он также допустил промежуточный класс, обозначенный SAB, содержащий спирали со слабой перемычкой. ^[16] Линзовидные галактики также классифицируются как не имеющие перемычки (SA0) или имеющие перемычку (SB0), при этом обозначение S0 зарезервировано для тех галактик, для которых невозможно определить, присутствует ли перемычка или нет (обычно потому, что они расположены ребром к лучу зрения).
• Кольца. Галактики делятся на обладающие кольцевыми структурами (обозначаются '(r)') и не имеющие колец (обозначаются '(s)'). Так называемые 'переходные' галактики обозначаются символом (rs). ^[16]
• Спиральные рукава. Как и в оригинальной схеме Хаббла, спиральные галактики отнесены к классу, основанному в первую очередь на плотности их спиральных рукавов. Схема де Вокулера расширяет рукава камертона Хаббла, включая несколько дополнительных спиральных классов:
  • Sd (SBd) – диффузные, разорванные рукава, состоящие из отдельных звездных скоплений и туманностей; очень слабая центральная выпуклость
  • Sm (SBm) – нерегулярный внешний вид; без выступающего компонента
  • Im – крайне неправильная галактика
  Большинство галактик в этих трех классах были классифицированы как Irr I в оригинальной схеме Хаббла. Кроме того, класс Sd содержит некоторые галактики из класса Sc Хаббла. Галактики в классах Sm и Im называются «Магеллановыми» спиральными и неправильными, соответственно, по названию Магеллановых Облаков . Большое Магелланово Облако относится к типу SBm, тогда как Малое Магелланово Облако является неправильным (Im).

Различные элементы схемы классификации объединяются — в том порядке, в котором они перечислены — чтобы дать полную классификацию галактики. Например, слабо перемыченная спиральная галактика с неплотно закрученными рукавами и кольцом обозначается SAB(r)c.

Визуально систему де Вокулера можно представить как трехмерную версию камертона Хаббла, где стадия (спиральность) откладывается по оси x , семейство (перемычка) — по оси y , а разновидность (кольчатость) — по оси z . ^[17]

Числовая стадия Хаббла

Де Вокулер также присвоил числовые значения каждому классу галактик в своей схеме. Значения численной стадии Хаббла T лежат в диапазоне от −6 до +10, причем отрицательные числа соответствуют галактикам раннего типа (эллиптические и линзовидные), а положительные числа — галактикам позднего типа (спиральные и неправильные). ^[18] Таким образом, как грубое правило, более низкие значения T соответствуют большей доле звездной массы, содержащейся в сфероиде/балдже относительно диска. Приблизительное соответствие между отношением сфероида к общей звездной массе (M _B /M _T ) и стадией Хаббла составляет M _B /M _T =(10−T) ² /256 на основе местных галактик. ^[19]

Эллиптические галактики делятся на три «стадии»: компактные эллиптические (cE), нормальные эллиптические (E) и поздние типы (E ⁺ ). Линзовидные галактики также подразделяются на ранние (S ⁻ ), промежуточные (S ⁰ ) и поздние (S ⁺ ) типы. Неправильные галактики могут быть типа магеллановых неправильных ( T = 10) или «компактных» ( T = 11).

Использование числовых стадий позволяет проводить более количественные исследования морфологии галактик.

Схема Йеркса (или Моргана)

Схема Йеркса была создана американским астрономом Уильямом Уилсоном Морганом . Вместе с Филиппом Кинаном Морган также разработал систему МК для классификации звезд по их спектрам. Схема Йеркса использует спектры звезд в галактике; форму, реальную и видимую; и степень центральной концентрации для классификации галактик. ^[21]

Так, например, галактика Андромеды классифицируется как kS5. ^[22]

Смотрите также

• Морфологический каталог галактик  – русский каталог из 30 642 галактик
• Диаграмма «цвет–величина» галактики  – Диаграмма, показывающая соотношение между яркостью и массой крупных звездных систем.
• Galaxy Zoo  – краудсорсинговый астрономический проект
• Уильям Уилсон Морган  — американский астроном
• Фриц Цвикки  – швейцарский астроном (1898–1974)

Ссылки

1. "Замечательный галактический гибрид". www.spacetelescope.org . Получено 27 февраля 2017 г. .
2. Хаббл, Э. П. (1926). «Внегалактические туманности». Вклад Обсерватории Маунт-Вильсон / Института Карнеги в Вашингтоне . 324 : 1–49. Bibcode : 1926CMWCI.324....1H.
3. Хаббл, Э. П. (1936). Царство туманностей. Нью-Хейвен: Издательство Йельского университета . LCCN  36018182.
4. "Камертон Хаббла – классификация галактик". www.spacetelescope.org . Получено 2019-02-06 .
5. Бинни, Джеймс (1998). Галактическая астрономия . Принстон: Princeton University Press. ISBN 978-0-691-02565-0.
6. "Эллиптическая галактика". COSMOS – Энциклопедия астрономии SAO . Получено 19 сентября 2020 г.
7. "Линзовидные галактики". cas.sdss.org . Получено 2019-02-06 .
8. "Hubble исследует происхождение современных галактик". Пресс-релиз ESA/Hubble . Получено 20 августа 2013 г.
9. "Галактики". www.jb.man.ac.uk . Получено 2019-02-06 .
10. Iafrate, G. "THE HUBBLE SEQUENCE" (PDF) . uni-heidelberg.de . Получено 2019-02-06 .
11. Королевское астрономическое общество (11 июня 2019 г.). «Гражданские ученые перестраивают классификацию галактик Хаббла». EurekAlert! . Получено 11 июня 2019 г. .
12. Мастерс, Карен Л.; и др. (30 апреля 2019 г.). «Galaxy Zoo: unwinding the winding problem – observations of spiral bulge prominence and arm pitch angles suggest the local spiral galaxies are winding». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 487 (2): 1808–1820. arXiv : 1904.11436 . Bibcode : 2019MNRAS.487.1808M. doi : 10.1093/mnras/stz1153 . Получено 12 июня 2019 г. .
13. De Vaucouleurs, G. (1959). "Классификация и морфология внешних галактик". Astrophysik IV: Sternsysteme / Astrophysics IV: Stellar Systems . Handbuch der Physik / Encyclopedia of Physics. Vol. 53. pp. 275–310. Bibcode :1959HDP....53..275D. doi :10.1007/978-3-642-45932-0_7. ISBN 978-3-642-45934-4. {{cite book}}: |journal=проигнорировано ( помощь )
14. Бинни, Дж .; Меррифилд, М. (1998). Галактическая астрономия . Принстон: Princeton University Press . ISBN 978-0-691-02565-0.
15. "Галактика – Типы галактик". Encyclopedia Britannica . Получено 2019-02-06 .
16. de Vaucouleurs, Gérard (апрель 1963 г.). «Пересмотренная классификация 1500 ярких галактик». Приложение к Astrophysical Journal . 8 : 31. Bibcode :1963ApJS....8...31D. doi :10.1086/190084.
17. De Vaucouleurs, G. (1994). "Глобальные физические параметры галактик". Труды "Количественное определение морфологии галактик при высоком красном смещении", семинар, проведенный в Научном институте космического телескопа, Балтимор, Мэриленд, 27-29 апреля 1994 г. Архивировано из оригинала ( PostScript ) 17-08-2018 . Получено 02-01-2008 .
18. "Качественные и количественные классификации галактик". ned.ipac.caltech.edu . Получено 2019-02-06 .
19. Obreschkow, D.; Croton, D.; De Lucia, G.; Khochfar, S.; Rawlings, S. (2009). "Моделирование космической эволюции атомарного и молекулярного водорода в галактиках". The Astrophysical Journal . 698 (2). Уравнение (18). arXiv : 0904.2221 . Bibcode :2009ApJ...698.1467O. doi :10.1088/0004-637X/698/2/1467. S2CID  204925243.
20. Бинни, Дж.; Меррифилд, М. (1998). Галактическая астрономия . Принстон: Princeton University Press. ISBN 978-0-691-02565-0.
21. "Классификация Йеркса". ned.ipac.caltech.edu . Получено 2019-02-06 .
22. Дарлинг, Дэвид. "классификация галактик". www.daviddarling.info . Получено 06.02.2019 .

Внешние ссылки

• Галактики и Вселенная – введение в классификацию галактик
• Атлас морфологии галактик в ближнем инфракрасном диапазоне, TH Jarrett
• Обзор соседних инфракрасных галактик телескопа Спитцера (SINGS) Камертон Хаббла, проект SINGS Spitzer Space Telescope Legacy Science Project
• Зайдите на сайт GalaxyZoo.org, чтобы попробовать свои силы в классификации галактик в рамках открытого общественного проекта Оксфордского университета.