Линзовидная галактика - Lenticular galaxy
Чечевицеобразные галактики (обозначается S0) представляют собой тип галактики промежуточного между эллиптическим (обозначаемым Е) и спиральными галактиками в галактике морфологической классификации схемы. Он содержит большой диск, но не имеет крупных спиральных рукавов. Линзовидные галактики - это дисковые галактики , которые израсходовали или потеряли большую часть своего межзвездного вещества и поэтому имеют очень мало продолжающегося звездообразования . Однако они могут содержать значительное количество пыли на своих дисках. В результате они состоят в основном из стареющих звезд (например, эллиптических галактик). Несмотря на морфологические различия, линзовидные и эллиптические галактики имеют общие свойства, такие как спектральные особенности и соотношения масштабирования. Обе можно считать галактиками ранних типов, которые пассивно эволюционируют, по крайней мере, в локальной части Вселенной. Галактики E с галактиками S0 соединяют галактики ES с дисками промежуточного масштаба.
Морфология и строение
Классификация
Линзовидные галактики уникальны тем, что у них есть видимый компонент диска, а также заметный компонент балджа. У них гораздо более высокое отношение балджа к диску, чем у типичных спиралей, и они не имеют канонической структуры спиральных рукавов галактик поздних типов, но могут иметь центральную полосу. Это преобладание балджа можно увидеть в распределении отношения осей (т. Е. Отношения между наблюдаемой малой и большой осями дисковой галактики) в выборке линзовидных галактик. Распределение линзовидных галактик неуклонно возрастает в диапазоне от 0,25 до 0,85, тогда как распределение для спиралей в том же диапазоне по существу является плоским. Большие отношения осей можно объяснить, наблюдая дисковые галактики, расположенные лицом к лицу, или имея выборку сфероидальных галактик (с преобладанием балджа). Представьте, что вы смотрите на две дисковые галактики с ребра, одна с балджем, а другая без балджа. Галактика с выступающей выпуклостью будет иметь большее отношение осей при просмотре с ребра по сравнению с галактикой без выпуклости на основе определения отношения осей. Таким образом, в выборке дисковых галактик с заметными сфероидальными компонентами будет больше галактик с большими отношениями осей. Тот факт, что распределение линзовидных галактик увеличивается с увеличением наблюдаемого отношения осей, означает, что в линзовидных галактиках преобладает центральный компонент балджа.
Линзовидные галактики часто считаются плохо изученным переходным состоянием между спиральными и эллиптическими галактиками, что приводит к их промежуточному расположению в последовательности Хаббла . Это происходит из-за того, что линзы имеют как выступающие компоненты диска, так и выпуклости. Компонент диска обычно безликий, что исключает систему классификации, подобную спиральным галактикам. Поскольку компонент балджа обычно сферический, классификации эллиптических галактик также не подходят. Таким образом, линзовидные галактики делятся на подклассы в зависимости от количества присутствующей пыли или выступа центральной перемычки. Классы линзовидных галактик без перемычки: S0 1 , S0 2 и S0 3, где цифры в нижнем индексе указывают количество поглощения пыли в компоненте диска; соответствующие классы для линз с центральной перемычкой - SB0 1 , SB0 2 и SB0 3 .
Серсика разложение
В поверхностной яркости профили линзовых галактик хорошо описываются суммы Sersic модели для сфероидального компонента плюс экспоненциально снижающейся модели (Sersic индекс п ≈ 1) для диска, и часто третьего компонента для бара. Иногда наблюдается усечение профилей поверхностной яркости линзовидных галактик на ~ 4 масштабах диска. Эти особенности согласуются с общей структурой спиральных галактик. Однако компонент балджа линзовидных тел более тесно связан с эллиптическими галактиками с точки зрения морфологической классификации. Эта сфероидальная область, которая доминирует во внутренней структуре линзовидных галактик, имеет более крутой профиль поверхностной яркости (индекс Серсика обычно находится в диапазоне от n = 1 до 4), чем компонент диска. Образцы линзовидных галактик можно отличить от бездисковой (за исключением малых ядерных дисков) популяции эллиптических галактик посредством анализа профилей их поверхностной яркости.
Бары
Подобно спиральным галактикам линзовидные галактики могут иметь центральную стержневую структуру. В то время как система классификации обычных линзообразных объектов зависит от содержания пыли, линзовидные галактики с перемычкой классифицируются по выступу центральной полосы. Галактики SB0 1 имеют наименее выраженную барную структуру и классифицируются только как имеющие слегка увеличенную поверхностную яркость вдоль противоположных сторон центрального балджа. Выступление полосы увеличивается с порядковым номером, поэтому галактики SB0 3 , такие как NGC 1460, имеют очень четко определенные полосы, которые могут проходить через переходную область между балджем и диском. NGC 1460 - это галактика с одной из самых больших полос среди линзовидных галактик. К сожалению, свойства баров в линзовидных галактиках детально не исследованы. Понимание этих свойств, а также понимание механизма образования перемычек поможет прояснить историю образования или эволюции линзовидных галактик.
Прямоугольные выпуклости
NGC 1375 и NGC 1175 являются примерами линзовидных галактик, которые имеют так называемые выпуклости прямоугольной формы. Они классифицируются как SB0 pec. В галактиках, расположенных на ребре, видны выпуклости прямоугольной формы, в основном спиральные, но редко линзовидные.
Содержание
Во многих отношениях линзовидные галактики по своему составу напоминают эллиптические . Например, они оба состоят преимущественно из более старых и, следовательно, более красных звезд. Считается, что все их звезды старше примерно миллиарда лет, что согласуется с их смещением из соотношения Талли – Фишера (см. Ниже). Помимо этих общих звездных атрибутов, шаровые скопления чаще встречаются в линзовидных галактиках, чем в спиральных галактиках аналогичной массы и светимости. У них также мало или совсем нет молекулярного газа (отсюда и отсутствие звездообразования) и нет значительной эмиссии водорода α или 21 см. Наконец, в отличие от эллиптических тренажеров, они все еще могут содержать значительное количество пыли.
Кинематика
Трудности и методы измерения
Линзовидные галактики имеют общие кинематические свойства как со спиральными, так и с эллиптическими галактиками. Это происходит из-за значительной выпуклости и дисковой природы линз. Компонент балджа похож на эллиптические галактики в том, что это давление поддерживается центральной дисперсией скоростей . Эта ситуация аналогична воздушному шару, где в движениях частиц воздуха (звезд в случае балджа) преобладают случайные движения. Однако в кинематике линзовидных галактик доминирует диск с опорой на вращение. Поддержка вращения подразумевает, что среднее круговое движение звезд в диске отвечает за стабильность галактики. Таким образом, кинематика часто используется, чтобы отличить линзовидные галактики от эллиптических галактик. Определение различия между эллиптическими галактиками и линзовидными галактиками часто основывается на измерениях дисперсии скоростей (σ), скорости вращения (v) и эллиптичности (ε). Чтобы различать линзовидные и эллиптические линзы, обычно смотрят на отношение v / σ для фиксированного ε. Например, грубый критерий различения линзовидных и эллиптических галактик состоит в том, что эллиптические галактики имеют v / σ <0,5 для ε = 0,3. Мотивация, лежащая в основе этого критерия, заключается в том, что линзовидные галактики действительно имеют выступающие компоненты балджа и диска, тогда как эллиптические галактики не имеют дисковой структуры. Таким образом, линзовидные линзы имеют гораздо большее отношение v / σ, чем эллиптические, из-за их незначительных скоростей вращения (из-за компонента диска) в дополнение к тому, что они не имеют такой заметной составляющей балджа по сравнению с эллиптическими галактиками. Однако этот подход с использованием одного отношения для каждой галактики проблематичен из-за зависимости отношения v / σ от радиуса, до которого оно измеряется в некоторых галактиках ранних типов. Например, галактики ES, которые соединяют галактики E и S0, с их дисками промежуточного масштаба, имеют высокое отношение v / σ на промежуточных радиусах, которое затем падает до низкого отношения на больших радиусах.
Кинематика дисковых галактик обычно определяется эмиссионными линиями Hα или 21 см , которые обычно отсутствуют в линзовидных галактиках из-за общего отсутствия в них холодного газа. Таким образом, кинематическая информация и приблизительные оценки массы линзовидных галактик часто поступают из звездных абсорбционных линий, которые менее надежны, чем измерения эмиссионных линий. Есть также значительные трудности в получении точных скоростей вращения линзовидных галактик. Это комбинированный эффект от линзообразных элементов со сложными измерениями наклона, эффектов проекции в области границы раздела балдж-диск и случайных движений звезд, влияющих на истинные скорости вращения. Эти эффекты значительно затрудняют кинематические измерения линзовидных галактик по сравнению с обычными дисковыми галактиками.
Смещение отношения Талли – Фишера
Кинематическая связь между спиральными и линзовидными галактиками наиболее очевидна при анализе соотношения Талли – Фишера для спиральных и линзовидных образцов. Если линзовидные галактики являются стадией эволюции спиральных галактик, тогда они должны иметь аналогичное соотношение Талли – Фишера со спиралями, но со смещением по оси светимость / абсолютная величина. Это могло быть результатом того, что более яркие и красные звезды доминировали в звездном населении линзообразных элементов. Пример этого эффекта можно увидеть на соседнем графике. Можно ясно видеть, что наиболее подходящие линии для данных спиральной галактики и линзовидной галактики имеют одинаковый наклон (и, следовательно, следуют одному и тому же соотношению Талли – Фишера), но смещены на ΔI ≈ 1.5. Это означает, что линзовидные галактики когда-то были спиральными галактиками, но теперь в них преобладают старые красные звезды.
Теории образования
Морфология и кинематика линзовидных галактик в какой-то степени предполагают способ образования галактик . Их дискообразный, возможно, пыльный вид предполагает, что они происходят из выцветших спиральных галактик , чьи рукава исчезли. Однако некоторые линзовидные галактики ярче спиральных галактик, что говорит о том, что они не просто выцветшие остатки спиральных галактик. Линзовидные галактики могут образоваться в результате слияния галактик , что увеличивает общую звездную массу и может придать недавно объединенной галактике дископодобный вид без рукавов. В качестве альтернативы было предложено, чтобы они вырастили свои диски в результате аккреции (газ и небольшое слияние). Ранее предполагалось, что эволюция светящихся линзовидных галактик может быть тесно связана с эволюцией эллиптических галактик, тогда как более слабые линзовидные галактики могут быть более тесно связаны со спиральными галактиками, лишенными давления тарана, хотя этот последний сценарий притеснения галактик с тех пор подвергался сомнению из-за существование чрезвычайно изолированных линзовидных галактик с низкой светимостью, таких как LEDA 2108986 .
Выцветшие спирали
Отсутствие газа, наличие пыли, отсутствие недавнего звездообразования и поддержка вращения - все это атрибуты, которые можно ожидать от спиральной галактики, которая израсходовала весь свой газ на образование звезд. Эта возможность еще больше усиливается существованием бедных газом или "анемичных" спиральных галактик . Если бы спиральный узор затем рассеялся, получившаяся галактика была бы похожа на многие линзообразные объекты. Мур и др. также документально подтверждено, что приливные волнения - гравитационные эффекты от других близких галактик - могут способствовать этому процессу в плотных регионах. Однако наиболее явным подтверждением этой теории является их приверженность слегка измененной версии соотношения Талли – Фишера, обсуждавшейся выше.
В статье 2012 года предлагается новая система классификации линзовидных и карликовых сфероидальных галактик (S0a-S0b-S0c-dSph) , впервые предложенная канадским астрономом Сиднеем ван ден Бергом (S0a-S0b-S0c-dSph), которая параллельна последовательности Хаббла для спиралей и неправильных форм (Sa-Sb- Sc-Im) усиливает эту идею, показывая, как спирально-неправильная последовательность очень похожа на эту новую для линзообразных и карликовых эллипсов.
Слияния
Анализ Бурштейна и Сэндиджа показал, что линзовидные галактики обычно имеют поверхностную яркость намного больше, чем другие классы спиралей. Также считается, что линзовидные галактики имеют большее отношение балджа к диску, чем спиральные галактики, и это может быть несовместимо с простым исчезновением из спирали. Если бы S0 образовались в результате слияния других спиралей, эти наблюдения были бы подходящими, и это также объясняло бы повышенную частоту шаровых скоплений. Однако следует отметить, что передовые модели центральной выпуклости, которые включают как общий профиль Серсика, так и полосу, указывают на меньшую выпуклость и, таким образом, меньшую несогласованность. Слияния также не могут учесть смещение от соотношения Талли – Фишера, не предполагая, что слитые галактики сильно отличались от тех, которые мы видим сегодня.
Увеличение диска за счет аккреции
Создание дисков по крайней мере в некоторых линзовидных галактиках посредством аккреции газа и малых галактик вокруг ранее существовавшей сфероидальной структуры было впервые предложено в качестве объяснения сопоставления компактных массивных сфероидальных галактик с большим красным смещением и столь же компактные массивные балджи, наблюдаемые в близлежащих массивных линзовидных галактиках. В сценарии «уменьшения размера» большие линзовидные галактики могли быть построены первыми - в более молодой Вселенной, когда было доступно больше газа, - а галактики с меньшей массой могли медленнее притягивать свой дискообразующий материал, как в случае с галактиками. изолированная галактика ранних типов LEDA 2108986 . Конечно, внутри скоплений галактик отрывание под давлением удаляет газ и предотвращает аккрецию нового газа, который мог бы способствовать развитию диска.
Примеры
- Галактика Колесо Телеги , линзовидная галактика на расстоянии около 500 миллионов световых лет от нас в созвездии Скульптора.
- NGC 2787 , линзовидная галактика с перемычкой
- NGC 4608 , линзовидная галактика с перемычкой, находящаяся на расстоянии 56 миллионов световых лет от Земли в Деве.
Галерея
NGC 1222 содержит три компактных области.
Изображение PGC 83677, полученное в рамках исследования кластеров комы .
Линзовидная галактика NGC 5308 находится на расстоянии чуть менее 100 миллионов световых лет от нас в созвездии Большой Медведицы .
NGC 4111 - линзовидная галактика, находящаяся на расстоянии около 50 миллионов световых лет от нас в созвездии Canes Venatici .
Mrk 820 - линзовидная галактика, классифицированная как тип S0 на Камертоне Хаббла.
Мессье 84 - линзовидная галактика, также известная своими сверхновыми звездами.
NGC 6861 - линзовидная галактика, открытая в 1826 году шотландским астрономом Джеймсом Данлопом .
Смотрите также
- Галактика веретена - класс галактик, имеющих форму сигары и вращающихся вокруг своей длинной оси.