Эллиптическая галактика — это тип галактики с примерно эллипсоидной формой и гладким, почти безликим изображением. Они являются одним из четырех основных классов галактик , описанных Эдвином Хабблом в его последовательности Хаббла и работе 1936 года «Царство туманностей » [1] наряду со спиральными и линзовидными галактиками. Эллиптические (E) галактики вместе с линзовидными галактиками (S0) с их крупномасштабными дисками и ES-галактиками [2] [3] [4] с их дисками промежуточного масштаба представляют собой подмножество населения галактик «раннего типа». .
Большинство эллиптических галактик состоят из более старых звезд малой массы с разреженной межзвездной средой и, как правило, окружены большим количеством шаровых скоплений . Активность звездообразования в эллиптических галактиках обычно минимальна; однако они могут претерпевать короткие периоды звездообразования при слиянии с другими галактиками. [5] Считается, что эллиптические галактики составляют примерно 10–15% галактик в сверхскоплении Девы , и они не являются доминирующим типом галактик во Вселенной в целом. [6] Их преимущественно находят вблизи центров скоплений галактик . [7]
Размеры эллиптических галактик варьируются от карликовых эллиптических с десятками миллионов звезд до сверхгигантов с более чем ста триллионами звезд , которые доминируют в их скоплениях галактик. Первоначально Эдвин Хаббл предположил, что эллиптические галактики эволюционировали в спиральные галактики, но позже выяснилось, что это неверно, [8] , хотя в результате аккреции газа и меньших галактик может образоваться диск вокруг ранее существовавшей эллипсоидной структуры. [9] [10] Звезды, обнаруженные внутри эллиптических галактик, в среднем намного старше звезд, обнаруженных в спиральных галактиках. [8]
Эллиптические галактики характеризуются несколькими свойствами, которые отличают их от других классов галактик. Это сферические или яйцевидные массы звезд, лишенные звездообразующих газов. Кроме того, существует очень мало межзвездной материи (ни газа, ни пыли), что приводит к низким темпам звездообразования , небольшому количеству рассеянных звездных скоплений и небольшому количеству молодых звезд; в скорее эллиптических галактиках преобладает старое звездное население , что придает им красный цвет. Большие эллиптические галактики обычно имеют обширную систему шаровых скоплений . Обычно они имеют две отдельные популяции шаровых скоплений: одно более красное и богатое металлами, а другое более синее и бедное металлами. [14]
Динамические свойства эллиптических галактик и балджей дисковых галактик схожи, что позволяет предположить, что они могут образоваться в результате одних и тех же физических процессов, хотя это остается спорным. Профили светимости как эллиптических галактик, так и балджей хорошо соответствуют закону Серсика , а ряд масштабных соотношений между структурными параметрами эллиптических галактик объединяет популяцию. [15]
Каждая массивная эллиптическая галактика содержит в центре сверхмассивную черную дыру . Наблюдения за 46 эллиптическими галактиками, 20 классическими балджами и 22 псевдобалджами показывают, что каждая из них содержит черную дыру в центре. [16] Масса черной дыры тесно коррелирует с массой галактики, [17] о чем свидетельствуют такие корреляции, как соотношение M-сигма , которое связывает дисперсию скоростей окружающих звезд с массой черной дыры в точке центр.
Эллиптические галактики преимущественно встречаются в скоплениях галактик и в компактных группах галактик .
В отличие от плоских спиральных галактик с организацией и структурой, эллиптические галактики более трехмерны, без особой структуры, а их звезды находятся на несколько случайных орбитах вокруг центра.
Самые крупные галактики — сверхгигантские эллиптические галактики или галактики типа cD . Эллиптические галактики сильно различаются как по размеру, так и по массе: их диаметр варьируется от 3000 световых лет до более чем 700 000 световых лет, а массы - от 10 5 до почти 10 13 солнечных масс. [18] Для этого типа галактик этот диапазон гораздо шире, чем для любого другого. Самые маленькие, карликовые эллиптические галактики , могут быть не больше обычного шарового скопления , но содержат значительное количество темной материи, отсутствующей в скоплениях. Большинство из этих маленьких галактик могут быть не связаны с другими эллиптическими галактиками.
Классификация эллиптических галактик Хаббла содержит целое число, которое описывает, насколько вытянуто изображение галактики. Классификация определяется соотношением большой ( а ) и малой ( б ) осей изофот галактики :
Так, для сферической галактики с a , равным b , число равно 0, а тип Хаббла — E0. Хотя в литературе ограничение ограничивается E7, с 1966 года было известно [2] , что галактики от E4 до E7 представляют собой ошибочно классифицированные линзовидные галактики с дисками, наклоненными под разными углами к нашему лучу зрения. Это было подтверждено спектральными наблюдениями, показывающими вращение их звездных дисков. [20] [21] Хаббл признал, что его классификация формы зависит как от внутренней формы галактики, так и от угла, под которым галактика наблюдается. Следовательно, некоторые галактики хаббловского типа E0 на самом деле вытянуты.
Иногда говорят, что существует два физических типа эллиптических тел: гигантские эллиптические тела со слегка «квадратными» изофотами, форма которых является результатом хаотического движения, которое в одних направлениях больше, чем в других (анизотропное случайное движение); и «дисковые» нормальные и карликовые эллиптические тела , содержащие диски. [22] [23] Однако это злоупотребление терминологией, поскольку существует два типа галактик раннего типа: с дисками и без них. Учитывая существование галактик ES с дисками промежуточного масштаба, разумно ожидать, что существует непрерывность от E к ES, а также к галактикам S0 с их крупномасштабными звездными дисками, которые доминируют в свете на больших радиусах.
Карликовые сфероидальные галактики представляют собой отдельный класс: их свойства больше похожи на свойства неправильных и поздних галактик спирального типа.
На большом конце эллиптического спектра существует дальнейшее разделение, выходящее за рамки классификации Хаббла. За гигантскими эллиптическими галактиками gE находятся D-галактики и CD-галактики . Они похожи на своих меньших собратьев, но более разбросаны, с большими гало, которые могут принадлежать как скоплению галактик, в котором они находятся, так и расположенной в центре гигантской галактике.
В последние годы данные показали, что разумная доля (~ 25%) галактик ранних типов (E, ES и S0) имеет резервуары остаточного газа [24] и низкий уровень звездообразования. [25]
Исследователи космической обсерватории Гершель предположили, что центральные черные дыры в эллиптических галактиках не позволяют газу достаточно остыть для формирования звезд. [26]
