Sekwencja Hubble'a - Hubble sequence

Sekwencja Hubble'a jest morfologiczne Schemat klasyfikacji do galaktyk wynalazł Edwin HST 1926. często potocznie znane jako schemat widełek strojeniowych Hubble'a ponieważ kształt, który jest tradycyjnie reprezentowane przypomina kamertonu .

Diagram w stylu kamertonu sekwencji Hubble'a

Schemat Hubble'a dzielił galaktyki regularne na trzy szerokie klasy – eliptyczne , soczewkowe i spiralne – na podstawie ich wyglądu (pierwotnie na kliszach fotograficznych ). Czwarta klasa zawiera galaktyki o nieregularnym wyglądzie. Sekwencja Hubble'a jest najczęściej używanym systemem klasyfikacji galaktyk, zarówno w profesjonalnych badaniach astronomicznych, jak iw astronomii amatorskiej .

W czerwcu 2019 r. naukowcy obywatelscy z Galaktycznego Zoo argumentowali, że zwykła klasyfikacja Hubble'a, szczególnie dotycząca galaktyk spiralnych , może nie być poparta dowodami. W związku z tym system może wymagać aktualizacji.

Klasy galaktyk

Maszyny eliptyczne

Gigantyczna galaktyka eliptyczna ESO 325-G004 .

Po lewej stronie (w tym sensie, że ciąg jest zwykle rysowany) leżą eliptyczne . Galaktyki eliptyczne mają stosunkowo gładkie, pozbawione cech charakterystycznych rozkłady światła i na zdjęciach wyglądają jak elipsy. Są one oznaczone literą E, po której następuje liczba całkowita n oznaczająca ich stopień eliptyczności na niebie. Zgodnie z konwencją, n jest dziesięciokrotnością eliptyczności galaktyki, zaokrąglonej do najbliższej liczby całkowitej, gdzie eliptyczność jest zdefiniowana jako e = 1 − b/zadla elipsy o półdużej i półmalutnej osi o długościach odpowiednio a i b . Eliptyczność wzrasta od lewej do prawej na diagramie Hubble'a, z galaktykami zbliżonymi do koła (E0) znajdującymi się po lewej stronie diagramu. Należy zauważyć, że eliptyczność galaktyki na niebie jest tylko pośrednio związana z prawdziwym trójwymiarowym kształtem (na przykład spłaszczona galaktyka w kształcie dysku może wydawać się prawie okrągła, jeśli patrzy się na nią twarzą do przodu lub bardzo eliptyczną, jeśli jest oglądana krawędzią). Obserwacyjnie, najbardziej spłaszczone galaktyki „eliptyczne” mają eliptyczność e = 0,7 (oznaczoną jako E7). Jednakże, badając profile światła i profile eliptyczności, a nie tylko patrząc na obrazy, w latach sześćdziesiątych zdano sobie sprawę, że galaktyki E5–E7 są prawdopodobnie błędnie sklasyfikowanymi galaktykami soczewkowatymi z dyskami o dużej skali widzianymi pod różnymi kątami do naszej linii. wzroku. Obserwacje kinematyki galaktyk wczesnego typu dodatkowo to potwierdziły.

Przykłady galaktyk eliptycznych: M49 , M59 , M60 , M87 , NGC 4125 .

Soczewkowe

Wrzeciona Galaxy (NGC 5866), soczewkowy Galaxy ze znanym pasem pyłu w konstelacji Draco .

W centrum kamertonu Hubble'a, gdzie łączą się dwie gałęzie galaktyki spiralnej i gałęzi eliptycznej, znajduje się klasa pośrednia galaktyk znana jako soczewkowate i oznaczona symbolem S0. Galaktyki te składają się z jasnego zgrubienia centralnego , podobnego wyglądem do galaktyki eliptycznej , otoczonej rozciągniętą strukturą przypominającą dysk . W przeciwieństwie do galaktyk spiralnych , dyski galaktyk soczewkowatych nie mają widocznej struktury spiralnej i nie tworzą aktywnie gwiazd w żadnej znaczącej ilości.

Patrząc po prostu na obraz galaktyki, galaktyki soczewkowate ze stosunkowo zwróconymi do siebie dyskami są trudne do odróżnienia od eliptycznych typu E0–E3, co sprawia, że ​​klasyfikacja wielu takich galaktyk jest niepewna. Oglądany z boku dysk staje się bardziej widoczny, a widoczne pasma pyłu są czasami widoczne w absorpcji na długościach fal optycznych.

W czasie pierwszej publikacji schematu klasyfikacji galaktyk Hubble'a istnienie galaktyk soczewkowatych było czysto hipotetyczne. Hubble wierzył, że są one niezbędne jako etap pośredni między wysoce spłaszczonymi „eliptycznymi” a spiralami. Późniejsze obserwacje (m.in. samego Hubble'a) wykazały, że wiara Hubble'a była słuszna i klasa S0 została włączona do ostatecznej ekspozycji sekwencji Hubble'a autorstwa Allana Sandage'a . W sekwencji Hubble'a brakuje galaktyk wczesnego typu z dyskami o średniej skali, pomiędzy typami E i S0, Martha Liller określiła je jako galaktyki ES w 1966 roku.

Galaktyki soczewkowate i spiralne, razem wzięte, są często określane jako galaktyki dyskowe . Stosunek strumienia zgrubienia do dysku w galaktykach soczewkowatych może przybierać różne wartości, tak jak ma to miejsce w przypadku każdego z morfologicznych typów galaktyk spiralnych (Sa, Sb itd.).

Przykłady galaktyk soczewkowatych: M85 , M86 , NGC 1316 , NGC 2787 , NGC 5866 , Centaurus A .

Spirale

Wiatraczek Galaxy (Messier 101 / NGC 5457) spirala Galaxy klasyfikowany jako typu SCD od sekwencji Hubble'a
Galaktyka spiralna z poprzeczką NGC 1300 : typ SBbc

Po prawej stronie diagramu Hubble'a znajdują się dwie równoległe gałęzie obejmujące galaktyki spiralne . Galaktyka spiralna składa się ze spłaszczonego dysku , z gwiazdami tworzącymi (zwykle dwuramienną) strukturę spiralną oraz centralną koncentrację gwiazd, znaną jako zgrubienie . Mniej więcej połowa wszystkich spiral ma również strukturę podobną do pręta, z prętem rozciągającym się od centralnego wybrzuszenia, a ramiona zaczynają się na końcach pręta. Na wykresie kamertonowym spirale regularne zajmują górną gałąź i są oznaczone literą S, podczas gdy dolna gałąź zawiera spirale z poprzeczką, oznaczone symbolem SB. Oba typy spiral są dalej podzielone zgodnie ze szczegółowym wyglądem ich spiralnych struktur. Przynależność do jednego z tych podpodziałów jest wskazywana przez dodanie małej litery do typu morfologicznego w następujący sposób:

  • Sa (SBa) – mocno nawinięte, gładkie ramiona; duże, jasne wybrzuszenie centralne
  • Sb (SBb) – ramiona spiralne słabiej nawinięte niż Sa (SBa); nieco słabsze wybrzuszenie
  • Sc (SBc) – luźno nawinięte ramiona spiralne, wyraźnie rozłożone na pojedyncze gromady gwiazd i mgławice; mniejsze, słabsze wybrzuszenie

Hubble pierwotnie opisał trzy klasy galaktyk spiralnych. Został on rozszerzony przez Gérarda de Vaucouleurs o czwartą klasę:

  • Sd (SBd) – bardzo luźno nawinięte, fragmentaryczne ramiona; większość jasności znajduje się w ramionach, a nie w wybrzuszeniu

Chociaż jest to ściśle część systemu klasyfikacji de Vaucouleurs , klasa Sd jest często zawarta w sekwencji Hubble'a. Podstawowe typy spiral można rozszerzać, aby umożliwić dokładniejsze rozróżnienie wyglądu. Na przykład galaktyki spiralne, których wygląd jest pośredni pomiędzy dwiema z powyższych klas, są często identyfikowane przez dodanie dwóch małych liter do głównego typu galaktyki (na przykład Sbc dla galaktyki pośredniej pomiędzy Sb i Sc).

Nasza własna Droga Mleczna jest ogólnie klasyfikowana jako Sc lub SBc, co czyni ją spiralą z poprzeczką z dobrze zdefiniowanymi ramionami.

Przykłady regularnych galaktyk spiralnych: ( wizualnie ) M31 (Galaktyka Andromedy), M74 , M81 , M104 (Galaktyka Sombrero), M51a (Galaktyka Wir), NGC 300 , NGC 772 .

Przykłady galaktyk spiralnych z poprzeczką: M91 , M95 , NGC 1097 , NGC 1300 , NGC1672 , NGC 2536 , NGC 2903 .

Nieregularne

Galaktyki, które nie pasują do sekwencji Hubble'a, ponieważ nie mają regularnej struktury (albo podobnej do dysku, ani elipsoidalnej), nazywane są galaktykami nieregularnymi . Hubble zdefiniował dwie klasy galaktyk nieregularnych:

  • Galaktyki Irr I mają asymetryczne profile i nie mają centralnego wybrzuszenia ani wyraźnej struktury spiralnej; zamiast tego zawierają wiele pojedynczych gromad młodych gwiazd
  • Galaktyki Irr II mają gładszy, asymetryczny wygląd i nie są wyraźnie rozdzielone na pojedyncze gwiazdy lub gromady gwiazd

W swoim rozszerzeniu sekwencji Hubble'a de Vaucouleurs nazwał galaktyki Irr I „nieregularnymi magellanami”, od Obłoków Magellana – dwóch satelitów Drogi Mlecznej, które Hubble zaklasyfikował jako Irr I. Odkrycie słabej struktury spiralnej w Wielkim Obłoku Magellana skłonił de Vaucouleurs do dalszego podziału galaktyk nieregularnych na te, które, jak LMC, wykazują pewne dowody na strukturę spiralną (oznaczone są symbolem Sm) oraz te, które nie mają żadnej oczywistej struktury, takie jak Mały Obłok Magellana (oznaczony jako Im). W rozszerzonej sekwencji Hubble'a nieregularne elementy Magellana są zwykle umieszczane na końcu spiralnej gałęzi kamertonu Hubble'a.

Przykłady galaktyk nieregularnych: M82 , NGC 1427A , Wielki Obłok Magellana , Mały Obłok Magellana .

Znaczenie fizyczne

Galaktyki eliptyczne i soczewkowate są powszechnie określane jako galaktyki „wczesnego typu”, podczas gdy galaktyki spiralne i nieregularne są określane jako „typy późne”. Ta nomenklatura jest źródłem powszechnego, ale błędnego przekonania, że ​​sekwencja Hubble'a miała odzwierciedlać rzekomą sekwencję ewolucyjną, od galaktyk eliptycznych przez soczewki soczewkowe po spirale z poprzeczką lub regularne . W rzeczywistości Hubble od samego początku jasno stwierdził, że taka interpretacja nie była implikowana:

Podkreśla się, że nomenklatura odnosi się do pozycji w sekwencji, a konotacje czasowe powstają na własne ryzyko. Cała klasyfikacja jest czysto empiryczna i bez uszczerbku dla teorii ewolucji...

Obraz ewolucyjny wydaje się być dodany przez fakt, że dyski galaktyk spiralnych są domem dla wielu młodych gwiazd i obszarów aktywnego formowania się gwiazd , podczas gdy galaktyki eliptyczne składają się głównie ze starych populacji gwiezdnych. W rzeczywistości obecne dowody sugerują coś przeciwnego: wczesny Wszechświat wydaje się być zdominowany przez galaktyki spiralne i nieregularne. W obecnie preferowanym obrazie powstawania galaktyk współczesne eliptyki powstały w wyniku łączenia się tych wcześniejszych elementów budulcowych; podczas gdy niektóre galaktyki soczewkowate mogły powstać w ten sposób, inne mogły akreować swoje dyski wokół wcześniej istniejących sferoid. Niektóre galaktyki soczewkowate mogą być również wyewoluowanymi galaktykami spiralnymi, których gaz został usunięty, nie pozostawiając paliwa do dalszego formowania się gwiazd, chociaż galaktyka LEDA 2108986 otwiera debatę na ten temat.

Niedociągnięcia

Powszechną krytyką schematu Hubble'a jest to, że kryteria przypisywania galaktyk do klas są subiektywne, co prowadzi do tego, że różni obserwatorzy przypisują galaktyki do różnych klas (chociaż doświadczeni obserwatorzy zwykle zgadzają się na mniej niż jeden typ Hubble'a). Chociaż nie jest to właściwie wada, od czasu Atlasu galaktyk Hubble'a z 1961 r. głównym kryterium używanym do przypisywania typu morfologicznego (a, b, c itd.) była natura ramion spiralnych, a nie wybrzuszenie na dysk. stosunek strumienia, a zatem zakres stosunków strumienia istnieje dla każdego typu morfologicznego, tak jak w przypadku galaktyk soczewkowatych.

Inną krytyką schematu klasyfikacji Hubble'a jest to, że oparte na wyglądzie galaktyki na dwuwymiarowym obrazie, klasy są tylko pośrednio związane z prawdziwymi właściwościami fizycznymi galaktyk. W szczególności problemy pojawiają się z powodu efektów orientacji . Ta sama galaktyka wyglądałaby zupełnie inaczej, gdyby była oglądana z boku, w przeciwieństwie do punktu widzenia twarzą lub „z boku”. W związku z tym wczesna sekwencja typu jest słabo reprezentowana: galaktyki ES nie występują w sekwencji Hubble'a, a galaktyki E5–E7 są w rzeczywistości galaktykami S0. Co więcej, galaktyki ES z poprzeczką i galaktyki S0 z poprzeczką są również nieobecne.

Klasyfikacje wizualne są również mniej wiarygodne w przypadku słabych lub odległych galaktyk, a wygląd galaktyk może się zmieniać w zależności od długości fali światła, w której są obserwowane.

Niemniej jednak sekwencja Hubble'a jest nadal powszechnie stosowana w astronomii pozagalaktycznej, a typy Hubble'a są znane z korelacji z wieloma istotnymi fizycznie właściwościami galaktyk, takimi jak jasności , kolory, masy (gwiazd i gazu) oraz tempo powstawania gwiazd.

Zobacz też

Bibliografia

Linki zewnętrzne