Классификация галактик

Заплатина Ольга

ЭУ-11-1

                Доклад: «Классификация галактик». 

  Галактики — это большие звёздные системы, в которых звезды связаны друг с другом силами гравитации. Существуют галактики, содержащие триллионы звезд. Наша Галактика — Млечный Путь — также достаточно велика: в  ней более 200 млрд звезд. Самые маленькие галактики содержат звезд в миллион раз меньше и скорее напоминают находящиеся в Млечном Пути шаровые скопления, только значительно больше по размерам. Помимо обычных звезд, галактики включают в себя межзвёздный газ, пыль, а также различные «экзотические» объекты: белые карлики, нейтронные звезды, чёрные дыры. Газ в галактиках не только рассеян между звездами, но и образует громадные облака (массой до миллиона масс Солнца), яркие туманности вокруг горячих звезд, плотные и холодные газопылевые туманности. Большие звездные системы имеют массы в сотни миллиардов масс Солнца. Наименьшие из карликовых галактик «весят» всего лишь в 100 тыс. раз больше Солнца. Таким образом, интервал масс у галактик значительно шире, чем у звезд: самые «тяжелые» и самые «легкие» звезды различаются по массе менее чем в 1000 раз.

   Внешний  вид и структура звездных систем  также весьма различны, и в соответствии с этим галактики делятся на морфологические типы.

  При исследовании неба с помощью современных телескопов обнаружено множество галактик, похожих  на Магеллановы Облака. Для них  характерна неправильная, клочковатая  форма. В таких галактиках содержится много газа до 50% их общей массы. Этот тип называют неправильными галактиками  и обозначают Ir (от англ. Irregular «неправильный»). К данному классу относятся около 5% всех известных звездных систем.

  Эллиптические галактики составляют 25% от общего числа  галактик высокой светимости. Их принято  обозначать буквой E (от англ. Elliptical «эллиптический»), к которой добавляется цифра от 0 до 6, соответствующая степени уплощения системы (E0 «шаровые» галактики, E6 наиболее «сплюснутые»). На фотопластинках они выглядят как нерезкий круг или эллипс, яркость которого быстро спадает от центра. Цвет у эллиптических галактик красноватый, так как состоят они преимущественно из старых звезд. Холодного газа в таких системах почти нет, но наиболее массивные из них заполнены очень разряженным горячим газом температурой более миллиона градусов.

  Спиральные  галактики по внешнему виду напоминают чечевицу или двояковыпуклую линзу. На галактическом диске заметен  спиральный узор из двух или более (до десяти) закрученных в одну сторону  ветвей, или рукавов, выходящих из центра галактики. Диск погружен в разряженное  светящееся облако — гало. К этому  классу принадлежит половина всех наблюдаемых  галактик. Обозначаются спиральные галактики  буквой S. По степени структурности (развитости) спиральных ветвей и общей  форме их различают на типы, называемые хаббловскими типами по имени американского астронома Эдвина Хаббла, предложившего классификацию галактик. Системы с гладкими, туго закрученными спиральными ветвями относят к типу Sa. В них центральная шарообразная часть (балдж) является яркой и протяженной, а рукава нечеткие, размытые. Если же спирали более мощные и четкие, а центральная часть менее выделяется, то такие галактики принадлежат к типу Sb. Галактики с развитой клочковатой спиральной структурой относятся к типу Sc.

  У некоторых  спиральных систем в центральной  части имеется почти прямая звездная перемычка бар. В этом случае к  их обозначению после буквы S добавляется B (например, SBc). Линзовидные галактики это промежуточный тип между спиральными и эллиптическими. У них есть балдж, гало и диск, но нет спиральных рукавов. Такие галактики обозначаются S0. Среди всех звездных систем их примерно 20%.

  Встречаются среди галактик и карликовые, которые  не вписываются в классификацию  Хаббла. Они в несколько десятков раз меньше по размерам и массе, чем  нормальные галактики. Но галактики карлики отличаются от остальных не только величиной. Жизненный путь этих звездных систем настолько своеобразен, что накладывает отпечаток и на свойства звезд внутри галактик. И на свойства галактик в целом.

   Открытие  семейства карликовых галактик  началось с 30-х гг. XX в. В те времена, американский астроном Харлоу Шепли обнаружил два слабых, еле заметных скопления звезд в созвездиях Скульптора и Печи (южное полушарие неба). Природа их оставалась неясной до тех пор, пока не были измерены расстояния до них. Слабые скопления звезд оказались внегалактическими объектами, самостоятельными карликовыми звездными системами очень низкой плотности. Это вызвало интерес к слабым галактикам с низкой поверхностной яркостью, и через некоторое время было известно уже множество карликовых галактик.

   Карликовые  галактики обозначают буквой  d (dwarf). Их можно разделить на карликовые эллиптические dE, карликовые сфероидальные dSph (sphere), карликовые неправильные dIr и карликовые голубые компактные галактики dBCG (BCG=blue compact galaxies).

   Карлики  dE от нормальных эллиптических галактик главным образом размерами и массой. Это фактически те же эллиптические галактики, только с меньшим числом звезд. Состоят они в основном из старых звезд небольшой массы, содержат очень мало газа и пыли.

   Карликовые  сфероидальные галактики во многом  похожи на карликовые эллиптические, но гораздо более разреженны. Они образованы старыми водородно-гелиевыми звездами с очень низким содержанием тяжелых химических элементов. Последнее обстоятельство накладывает отпечаток на физические свойства этих звезд: они более горячие, более голубые, и эволюция их протекает несколько иначе, чем у звезд с «солнечным» химическим составом. Ряд близких карликовых сфероидальных галактик являются спутниками нашей Галактики.

   Другие  типы карликовых галактик dBCG и dIr это небольшие по размерам и массе бесформенные системы, очень богатые газом (в некоторых случаях газа по массе больше, чем звезд). Основное различие между ними заключается в том, что в dBGG-галактиках часто наблюдается интенсивное звездообразование и рождается большое число голубых массивных звезд. Благодаря этому галактики выглядят более яркими, компактными и окрашенными в голубой цвет.

   Галактик  с хорошо развитыми спиральными  ветвями среди карликов не  встречается. Скорее всего для образования спиралей нужен массивный звёздный диск. Масса же карликовых галактик недостаточна для этого.

   Существует  также класс больших спиральных  звездных систем, поверхностная  яркость которых намного меньше, чем у нормальных. Необычным в них является низкая плотность звездного диска: новые звезды по неясным причинам почти не рождаются в этих галактиках. Их называют анемичными (хилыми) или спиральными галактиками низкой яркости.

  Подсистемы  в галактике гравитационно взаимодействуют  друг с другом, составляя единое целое. До сих пор галактики достраивают  себя изнутри, образуя звезды и звездные скопления. «Пищей» для этого  служит газ. Эллиптические галактики  уже давно израсходовали свой запас газа, и молодых звезд  в них нет. В других галактиках, где газ ещё остался, звезды продолжают рождаться. Возникают они большими группами, звездообразованием бывают охвачены огромные области, размерами до нескольких тысяч световых лет. Наиболее массивные звезды, быстро пройдя свой жизненный путь, взрываются как сверхновые. Взрывы сверхновых вызывают мощные волны сжатия в окружающей межзвёздной среде, а это в свою очередь стимулирует «эпидемию» звездообразования в соседних участках галактики.

  Основным рабочим инструментом Гарвардской обсерватории был 24-дюймовый (≈61 см) рефрактор, на котором сложно было получить хорошо детализированные изображения галактик. Дабы решить эту проблему Х. Шепли в 1927 году предложил новую классификацию, в которой попытался учесть возникающие трудности с классификацией слабых галактик.

Все галактики  в гарвардской классификации  были разделены на 5 классов:

  Класс A —  галактики ярче 12m

  Класс B —  галактики от 12m до 14m

  Класс С — галактики от 14m до 16m

  Класс D —  галактики от 16m до 18m

  Класс E —  галактики от 18m до 20m

  Более тусклые  галактики были не доступны для наблюдений в Гарвардской обсерватории, но, при необходимости система могла  быть расширена дальше.

  Внутри  каждого класса галактики описывались  двумя параметрами: концентрацией  и эллиптичностью.