Hubble’s Tuning Fork și clasificarea galaxiilor

Lectura suplimentară de pe www.astronomynotes.com

• Tipuri de galaxii
• Spirale
• Irregulare

Concomitent cu descoperirea stelelor Cefeide din Andromeda, Edwin Hubble lucra la mijlocul anilor 1920 pentru a studia mai în detaliu alte galaxii (deși, la acel moment, era încă o terminologie obișnuită să se refere la ele ca fiind nebuloase). Se întâmplă adesea, odată cu descoperirea unei noi clase de obiecte, ca astronomii să inventeze o schemă de clasificare ca un prim pas pentru a încerca să înțeleagă aceste obiecte. Lui Hubble i se atribuie meritul de a fi creat o schemă de clasificare a galaxiilor, care este denumită de obicei diagrama sa „Diagrama diapazonului”.

Figura 9.2: Diagrama schemei de clasificare a diapazonului lui Hubble de pe Hubblesite. Acesta este un tip clasic de imagine folosit și astăzi de astronomi pentru a arăta cum sunt clasificate galaxiile. În stânga sunt patru imagini de galaxii eliptice care merg de la galaxii aproape circulare / sferoidale (tip E0) până la galaxii eliptice / elipsoidale foarte alungite (E7). Urmează o imagine a unei galaxii S0, care este considerată un obiect de tranziție cu unele proprietăți similare galaxiilor spiralate și altele mai apropiate de galaxiile eliptice. În acest punct al diagramei, forma „diapazonului” se bifurcă – cu trei imagini de galaxii spiralate în partea de sus și trei imagini de galaxii spiralate barate în partea de jos. Pe măsură ce progresați de-a lungul părții de sus, de la Sa la Sb la Sc sau de-a lungul părții de jos, de la SBa la SBb la SBc, brațele se deschid mai larg, iar umflătura centrală devine mai puțin proeminentă.

Credit: Space Telescope Science Institute

După Hubble Tuning Fork a fost reprodus de multe ori cu multe seturi diferite de imagini de galaxii. O versiune deosebit de detaliată a fost produsă de grupul Spitzer Infrared Nearby Galaxies Survey (SINGS). Grupul a scris un scurt articol care descrie munca lor, pe care îl puteți citi. Dacă doriți să imprimați acest lucru ca un poster în mărime naturală pentru clasa dumneavoastră, ei au pus la dispoziție un fișier TIFF de 4200×3600 care oferă o rezoluție suficientă pentru a face acest lucru.

Devine foarte evident după observarea a doar câteva galaxii, așa cum a făcut Hubble, că există o mare varietate de tipuri. Unele sunt lipsite de caracteristici, în timp ce altele au brațe spiralate foarte distincte. Mai jos sunt linkuri către o serie de imagini ale diferitelor tipuri de galaxii. După ce vă veți uita la un număr de galaxii diferite, vom discuta mai jos despre schema de clasificare a lui Hubble.

Edwin Hubble a clasificat galaxiile folosind tipurile pe care le vedeți ilustrate pe cele două imagini cu diapazon; cea de mai sus și imaginea SINGS. Principalele sale tipuri sunt:

• Spirale,
• Spirale barate,
• Eliptice,
• și neregulate.

În cadrul fiecăreia dintre aceste grupe, există și subclasificări.

Spirale

O galaxie spirală este clasificată ca o galaxie S cu subclasificarea a, b sau c, deci, de exemplu, M51 de mai sus este clasificată ca o galaxie Sb. Subclasele sunt împărțite în funcție de dominanța componentei de bulgăre a galaxiei. În galaxiile Sa, bulbul domină galaxia, în timp ce în galaxiile Sc, bulbul este mult mai mic. Acest lucru este etichetat pe diapazonul SINGS.

Aspectul brațelor spirale se schimbă, de asemenea, între subclasele a, b și c. În galaxiile Sa, brațele sunt strâns înfășurate în jurul bulgărelui, în timp ce în galaxiile Sc brațele sunt mult mai lejere și adesea par a fi mai aglomerate decât brațele netede ale unei galaxii Sa. Galaxiile Sb au proprietăți intermediare între cele ale galaxiilor Sa și Sc.

Potem clasifica galaxiile spiralate pe muchie pe baza aspectului bulgărelui lor, chiar și fără a putea vedea brațele spiralate. Astfel, de exemplu, galaxia spirală edge-on M104 – galaxia Sombrero, văzută mai jos, poate fi clasificată ca fiind o galaxie Sa.

Figura 9.3: Imaginea Hubble a M104, o galaxie spirală Sa văzută edge-on

Iată o altă galaxie spirală edge-on, NGC 4565. Puteți ghici ce tip i s-ar atribui, Sa, Sb sau Sc? Care este cea mai evidentă diferență între NGC 4565 și M104?

Figura 9.4: Imagine de la sol a NGC 4565

Credit: NOAO / AURA / NSF

Din moment ce Calea Lactee este o galaxie spirală, puteți considera proprietățile sale ca fiind ilustrative pentru galaxiile spirale în general. Galaxiile spirale precum Calea Lactee conțin adesea cantități mari de gaz și praf și, având în vedere prezența gazului, se constată că acestea conțin multe stele tinere și regiuni de formare a stelelor. Culorile galaxiilor spiralate variază de la o locație la alta în cadrul galaxiei, dar din cauza prezenței stelelor O&B în aceste galaxii, culorile lor generale tind să fie spre capătul albastru al spectrului.

Spirale barate

În unele galaxii spiralate, bulbul are un BAR bine definit care trece prin bulgăre. Hubble a clasificat aceste galaxii referindu-se la ele ca fiind galaxii SB cu subclasele a, b și c, la fel ca spiralele normale. Brațele spiralei din spiralele barate par să provină de la capetele barei, în loc să provină din bulgăre, așa cum se întâmplă în cazul spiralelor normale. Credem că Calea Lactee este o spirală barată, probabil de tip SBb sau SBc. Imaginea schematică a Căii Lactee pe care ați studiat-o într-o lecție anterioară arată bara Căii Lactee. În afară de prezența barei, proprietățile galaxiilor spirale barate sunt foarte asemănătoare cu cele ale spiralelor normale.

Galaxiile eliptice

Galaxiile eliptice (tip E în schema lui Hubble) sunt galaxii fără caracteristici care par a fi doar un ghem de stele. Ele nu au nici benzi de praf și nori de gaz evidente, așa cum vedem în galaxiile spirale. Nu există un tur al unei galaxii eliptice prin imaginea Hubble, deoarece nu există caracteristici de vizitat! În lipsa gazului și a prafului, nu există stele tinere sau regiuni de formare a stelelor observate în galaxiile eliptice tipice. Culorile și spectrele generale ale galaxiilor eliptice sunt foarte asemănătoare cu cele ale stelelor K, deoarece sunt dominate de aceste stele roșii, mai vechi.

Subclasele clasei eliptice primesc numere în funcție de cât de rotunde apar. Cele mai rotunde eliptice sunt denumite galaxii E0, iar cele mai eliptice galaxii de formă eliptică pe care le-am observat sunt etichetate ca fiind galaxii E7. Denumirea numerică este determinată de raportul dintre axa majoră (a) și axa minoră (b) a obiectului. Elipticitatea este definită ca e = 1 – (b/a), astfel încât un cerc va avea o elipticitate de 0, iar o galaxie foarte eliptică, cu o axă minoră de 30% din lungimea axei sale majore, va avea o elipticitate de e = 1 – (3 / 10) = 0,7. O galaxie E0 are o elipticitate de 0, iar o galaxie E7 are o elipticitate de 0,7, astfel încât, pentru a determina clasificarea Hubble, se înmulțește elipticitatea cu 10. Fiți conștienți de faptul că, la fel ca în cazul galaxiilor spiralate, imaginea noastră a acelui obiect este o proiecție 2D a unui obiect 3D și, prin urmare, clasificarea vă spune doar cum apare din punctul dumneavoastră de vedere. Dacă luați în considerare o minge de fotbal ca o analogie decentă pentru o galaxie eliptică (a se vedea imaginea de mai jos), dacă o priviți din vedere laterală, ca în imagine, puteți vedea natura sa eliptică. Cu toate acestea, dacă o priviți din punctul de vedere al vârfului mingii de fotbal, aceasta va părea a fi circulară. Astfel, o galaxie eliptică care ne apare nouă ca fiind E0, ar putea apărea ca fiind E7 pentru un observator care trăiește într-o galaxie îndepărtată, cu un punct de vedere diferit de al nostru.

Figura 9.5: Fotbal american

Sursa: Wikimedia

Există unele galaxii care par a fi intermediare între eliptice și spirale. Acestea sunt galaxii cu discuri cu bulbi, dar au foarte puțin sau deloc gaz și praf ca alte spirale. De asemenea, discurile lor nu prezintă urme de brațe spirale. Aceste galaxii sunt numite de obicei galaxii lenticulare sau galaxii S0.

Irregulare

În cele din urmă, avem categoria „diverse”. Orice lucru care este atât de neobișnuit încât nu poate fi încadrat în niciuna dintre categoriile normale se numește galaxie neregulată. Există două subclase și în acest grup. Galaxiile neregulate I (precum Norii lui Magellan) par să aibă o anumită structură spirală, dar aceasta pare să fi fost perturbată. Galaxiile neregulate II sunt mult mai perturbate decât galaxiile Irr I și arată ca și cum ar fi fost victimele unui tip de eveniment violent care le-a perturbat complet forma inițială. S-a constatat că multe galaxii neregulate conțin multe stele tinere și că se confruntă cu o formare stelară semnificativă în curs de desfășurare.

În concluzie…

În acest punct, trebuie remarcat faptul că clasificarea galaxiilor nu este o întreprindere foarte precisă. De fapt, dacă faceți cercetări ulterioare asupra unora dintre galaxiile de mai sus, veți găsi o varietate de clasificări date pentru același obiect. De exemplu, M81 poate fi găsită etichetată Sa sau Sb. În funcție de tipul de observații efectuate (de exemplu, observații optice vs. observații în infraroșu), o spirală barată poate avea o bară proeminentă într-o imagine, iar în alta poate fi aproape neobservabilă. Astfel, este posibil să găsiți aceeași galaxie clasificată ca Sb sau SBb în funcție de modul în care a fost observată.

Există multe alte proprietăți ale galaxiilor pe care le putem discuta în detaliu, dar pentru a încheia discuția noastră despre galaxiile normale, ar trebui să discutăm pe scurt despre dimensiunea galaxiilor tipice. În rândul spiralelor și al spiralelor barate, există un grad rezonabil de uniformitate. Unele galaxii spirale, cum ar fi M33, sunt măsurabil mai mici decât altele, cum ar fi M31, care este de aproximativ patru ori mai mare. Cu toate acestea, în general, diferențele sunt mici. Cu toate acestea, în cadrul clasei galaxiilor eliptice, există o gamă mult mai largă de dimensiuni. Unele galaxii sunt denumite eliptice pitice, deoarece împărtășesc multe dintre proprietățile galaxiilor eliptice, dar sunt semnificativ mai mici și mai puțin masive. NGC 205 este un exemplu în acest sens. Dacă facem un recensământ al galaxiilor din Univers, se pare că, ca număr, elipticele pitice sunt cel mai comun tip de galaxie din Univers.

.