Елиптични галактики: форма, звезден състав и еволюция

Елиптични галактики: открийте форма, звезден състав и еволюция — от сферични до плоски системи с минимално звездообразуване и богати кълбовидни купове.

Елиптичната галактика е галактика с елипсовидна форма и гладък, почти безплътен профил на яркостта. Те са един от трите основни типа галактики, първоначално описани от Едуин Хъбъл през 1936 г. Другите са спиралните и лещовидните галактики. Повърхностният профил на яркостта при много елиптични галактики следва емпирични закони (напр. закона на де Вокульор) или по-общо описващия функцията на Сeрсик; това означава, че яркостта плавно намалява с увеличаване на радиуса без ясно изразени спирални рамена или прагове. Елиптичните се класифицират също по форма от E0 (почти сферични) до E7 (много елипсовидни).

Елиптичните галактики имат форма от почти сферична до почти плоска, а размерът им варира от стотици милиони до над един трилион звезди. Първоначално Едуин Хъбъл смята, че елиптичните галактики могат да еволюират в спирални галактики, но това се оказва невярно. Звездите, открити в елиптичните галактики, са много по-стари от звездите, открити в спиралните галактики. Съществуват както компактни джуджевидни елиптични системи, така и гигантски елиптични галактики (наричани понякога "гигантски елиптични"), които доминират центровете на големи галактични купове.

Повечето елиптични галактики са съставени от по-стари звезди с ниска маса, с рядка междузвездна среда и минимална активност на звездообразуване. Те обикновено са заобиколени от голям брой кълбовидни купове, често с двуполюсно (червени и сини) разпределение на цветовете, което отразява различни популации и химични състави. Смята се, че елиптичните галактики съставляват приблизително 10-15 % от галактиките в суперклъстера Дева, но като цяло не са доминиращият тип галактики във Вселената. Обикновено те се намират в близост до центровете на галактичните купове, където плътността на средата е висока и взаимодействията между галактиките са чести.

Елиптичните галактики и лещовидните галактики се наричат още галактики от "ранен тип" (ETG) поради позицията им в последователността на Хъбъл. Те са по-рядко срещани в ранната Вселена, т.е. в галактиките, които са по-далеч от нас. Наблюденията показват, че делът и свойствата на ранните типове се променят с времето: масивните елиптични вече съществуват към умерено високи червенишифтове, но общата им честота и морфологии се формират и променят чрез сливане и растеж.

Кинематика и вътрешна структура

Динамиката на звездите в елиптичните галактики обикновено е доминирана от случайни орбити (поддържани от вътрешното налягане), а не от организирано въртене, както при класическите спирали. Въпреки това някои елиптични показват значително въртене и имат дископодобни компоненти (различават се "бързо въртящи се" и "бавно въртящи се" ETG). Формата на изофотите може да бъде "кутиеста" (boxy) или "дискова" (discy), което дава следи за минали сливане и вътрешна структура. Централните части на някои големи елиптични галактики имат "ядра" с по-плитка плътност, докато други показват стъпаловидни или стръмни ядра (cusps).

Произход и еволюция

Водещите сценарии за формирането на елиптичните галактики включват както ранна, бърза колапса на газен облак (монолитен колапс), така и йерархично сглобяване чрез сливане на по-малки галактики. Днес повечето наблюдатели и теоретици смятат, че големите елиптични са резултат от серия от сливане — включително "сухи" (с малко газ и без нови звезди) и "мокри" (богати на газ и предизвикващи звездообразуване) сливане. Активността на централните свръхмасивни черни дупки и обратната връзка от активни галактични ядра (AGN) играят ключова роля за спирането на формирането на нови звезди, чрез нагряване или изхвърляне на газ.

Гази, гореща среда и наблюдения

Много големи елиптични галактики са обвити в обширни, горещи (X-лъчисти) газови хало, които могат да съдържат голяма част от барионната маса на системата. Тези газови хало могат да взаимодействат с междупланетната среда на куповете и да участват в процеси като охлаждащи потоци или поддържащи налягане върху галактиката. Наличието на прах и студен газ в елиптичните е по-малко в сравнение със спиралните, но се среща и показва остатъчно или възобновено звездообразуване в някои случаи.

Свързани явления и значимост

Елиптичните галактики често съдържат много кълбовидни купове и са важни обекти за изучаване на масивни черни дупки — връзката между масата на черната дупка и скоростната дисперсия на звездите (M–σ релация) е установена най-вече за ранните типове. Големите елиптични също служат като мощни гравитационни лещи и са често използвани при изследване на масово разпределение, тъмна материя и еволюция на галактиките в купове.

Разнообразие и подтипове

Има широк спектър от елиптични галактики — от джуджета (dE) с ниска маса и скромни структури до масивни, ярки елиптични (cD галактики), които доминират върховете на куповете. Някои малки елиптични или компактни системи (напр. M32 около Андромеда) имат различни свойства и вероятно са формирани чрез приливни взаимодействия или отрязване на по-големи галактики.

Като цяло, елиптичните галактики са ключови за разбирането на историята на сглобяване на масата във Вселената, ролята на гравитационните взаимодействия и обратната връзка от активни ядра при формирането и загасването на галактичната активност.

Въпроси и отговори

В: Какво представлява елиптичната галактика?

В: Кой първоначално е описал трите основни типа галактики?

В: Кои са другите два типа галактики освен елиптичните?

В: Колко голяма може да бъде една елиптична галактика?

В: Звездите, които се намират в елиптичните галактики, по-млади или по-стари са от тези в спиралните галактики?

В: Каква активност на звездообразуване е характерна за елиптичните галактики?

Въпрос: Колко често се срещат галактиките от ранен тип (елиптични и лещовидни) в сравнение с другите галактики във Вселената като цяло?

Търсене по буква