Hubbleova sekvence - Hubble sequence

Sekvence HST je morfologická klasifikační schéma pro galaxií vynalezl Edwin Hubble v roce 1926. To je často hovorově známý jako Hubble ladičky diagramu protože tvar, ve kterém je obvykle zastoupen podobá ladičku .

Schéma stylu ladičky s Hubbleovou sekvencí

Hubblovo schéma rozdělilo pravidelné galaxie do tří širokých tříd - eliptické , čočkovité a spirálové - na základě jejich vizuálního vzhledu (původně na fotografických deskách ). Čtvrtá třída obsahuje galaxie nepravidelného vzhledu. Hubbleova sekvence je nejčastěji používaným systémem pro klasifikaci galaxií, a to jak v profesionálním astronomickém výzkumu, tak v amatérské astronomii .

V červnu 2019 občané vědců prostřednictvím Galaxy Zoo tvrdili, že obvyklá Hubblova klasifikace, zejména pokud jde o spirální galaxie , nemusí být podložena důkazy. V důsledku toho bude pravděpodobně nutné tento režim aktualizovat.

Třídy galaxií

Eliptické

Obří eliptická galaxie ESO 325-G004 .

Vlevo (v tom smyslu, že sekvence je obvykle nakreslena) leží eliptické trenažéry . Eliptické galaxie mají relativně hladké, nevýrazné distribuce světla a na fotografických obrazech se objevují jako elipsy. Jsou označeny písmenem E, následovaným celým číslem n představujícím jejich stupeň elipticity na obloze. Podle konvence je n desetinásobek elipticity galaxie, zaokrouhlený na nejbližší celé číslo, kde je elipticita definována jako e = 1 - b/Apro elipsu s polořadovkami a polořadovkami o délkách a a b . Elipticita se na Hubbleově diagramu zvyšuje zleva doprava, téměř kruhové (E0) galaxie se nacházejí zcela vlevo od diagramu. Je důležité si uvědomit, že elipticita galaxie na obloze souvisí pouze nepřímo se skutečným trojrozměrným tvarem (například zploštělá galaxie ve tvaru disku může vypadat téměř kulatá, pokud se na ni díváte zepředu, nebo vysoce eliptická, pokud se na ni díváte od okraje). Z pozorovacího hlediska mají nejvíce zploštělé „eliptické“ galaxie elipticitu e = 0,7 (označeno E7). Studiem světelných profilů a profilů elipticity se však místo pouhého pohledu na obrázky v šedesátých letech zjistilo, že galaxie E5 – E7 jsou pravděpodobně nesprávně klasifikované čočkovité galaxie s velkými disky viděnými pod různými sklony k naší linii - z dohledu. Pozorování kinematiky galaxií raného typu to dále potvrdilo.

Příklady eliptických galaxií: M49 , M59 , M60 , M87 , NGC 4125 .

Viz také: Eliptická galaxie

Čočkovité čočky

Galaxy vřetena (NGC 5866), čočkovitý galaxie s výrazným prachový pás v konstelaci Draco .

Ve středu ladicí vidlice Hubble, kde se spojují dvě větve spirální galaxie a eliptická větev, leží mezilehlá třída galaxií známá jako čočkovité čočky a označená symbolem S0. Tyto galaxie se skládají z jasné centrální boule , která svým vzhledem připomíná eliptickou galaxii a je obklopena prodlouženou strukturou podobnou disku . Na rozdíl od spirálních galaxií nemají disky lentikulárních galaxií žádnou viditelnou spirálovou strukturu a aktivně netvoří hvězdy v žádném významném množství.

Při jednoduchém pohledu na obraz galaxie je obtížné odlišit lentikulární galaxie s relativně obličejovými disky od eliptikálů typu E0 – E3, což činí klasifikaci mnoha takových galaxií nejistou. Při pohledu z okraje se disk stává zjevnějším a prominentní prachové pruhy jsou někdy viditelné při absorpci při optických vlnových délkách.

V době počátečního zveřejnění Hubbleova klasifikačního schématu galaxií byla existence lentikulárních galaxií čistě hypotetická. Hubble věřil, že jsou nezbytná jako mezistupeň mezi vysoce zploštělými „eliptiky“ a spirálami. Pozdější pozorování (mimo jiné i samotným Hubblem) ukázaly, že Hubbleova víra je správná, a třída S0 byla zahrnuta do definitivní expozice Hubbleovy sekvence Allanem Sandageem . V Hubbleově sekvenci chybí galaxie raného typu s disky středního měřítka, mezi typy E a S0 je Martha Liller v roce 1966 označila jako galaxie ES .

Lentikulární a spirální galaxie jsou společně označovány jako diskové galaxie . Poměr toku boule k disku ve lentikulárních galaxiích může nabývat řady hodnot, stejně jako pro každý morfologický typ spirální galaxie (Sa, Sb atd.).

Příklady lentikulární galaxií: M85 , M86 , NGC 1316 , NGC 2787 , NGC 5866 , Centaurus .

Viz také: Lentikulární galaxie

Spirály

Větrník Galaxy (Messier 101 / NGC 5457): spirální galaxie klasifikován jako typ SCD na sekvenci Hubble
Spirální galaxie s příčkou NGC 1300 : typ SBbc

Vpravo od Hubbleova sekvenčního diagramu jsou dvě paralelní větve obklopující spirální galaxie . Spirální galaxie se skládá ze zploštělého disku , jehož hvězdy tvoří (obvykle dvouramennou) spirálovou strukturu a centrální koncentraci hvězd známou jako boule . Zhruba polovina všech spirál má také tyčovou strukturu, přičemž tyč vyčnívá z centrální boule a ramena začínají na koncích tyče. V diagramu ladičky zaujímají pravidelné spirály horní větev a jsou označeny písmenem S, zatímco spodní větev obsahuje spirály s příčkou, které jsou dány symbolem SB. Oba typy spirál se dále dělí podle podrobného vzhledu jejich spirálních struktur. Členství v jednom z těchto pododdělení je označeno přidáním malého písmena k morfologickému typu, a to následovně:

  • Sa (SBa) - pevně navinutá, hladká paže; velká, jasná centrální boule
  • Sb (SBb) - méně pevně vinutá spirální ramena než Sa (SBa); trochu slabší boule
  • Sc (SBc) - volně vinutá spirální ramena, jasně rozdělená do jednotlivých hvězdných hvězdokup a mlhovin; menší, slabší boule

Hubble původně popsal tři třídy spirální galaxie. Toto bylo rozšířeno Gérardem de Vaucouleurs tak, aby zahrnovalo čtvrtou třídu:

  • Sd (SBd) - velmi volně vinuté, úlomky paží; většina svítivosti je v pažích, a ne v bouli

Ačkoli je přísně součástí systému klasifikace de Vaucouleurs , třída Sd je často součástí sekvence Hubble. Základní typy spirál lze rozšířit, aby umožňovaly jemnější rozlišení vzhledu. Například spirální galaxie, jejichž vzhled je přechodný mezi dvěma z výše uvedených tříd, jsou často identifikovány připojením dvou malých písmen k hlavnímu typu galaxie (například Sbc pro galaxii, která je přechodným mezi Sb a Sc).

Naše vlastní Mléčná dráha je obecně klasifikována jako Sc nebo SBc, což z ní dělá spirálu s příčkou s dobře definovanými rameny.

Příklady pravidelných spirálních galaxií: ( vizuálně ) M31 (galaxie Andromeda), M74 , M81 , M104 (galaxie Sombrero), M51a (galaxie Whirlpool), NGC 300 , NGC 772 .

Příklady spirálních galaxií s příčkou: M91 , M95 , NGC 1097 , NGC 1300 , NGC1672 , NGC 2536 , NGC 2903 .

Viz také: Spirální galaxie

Nepravidelné

Velké Magellanovo mračno (LMC) - trpasličí nepravidelná galaxie

Galaxie, které nezapadají do Hubblovy sekvence, protože nemají pravidelnou strukturu (ani diskovou, ani elipsoidní), se nazývají nepravidelné galaxie . Hubble definoval dvě třídy nepravidelné galaxie:

  • Galaxie Irr I mají asymetrické profily a postrádají centrální bouli nebo zjevnou spirálovou strukturu; místo toho obsahují mnoho jednotlivých shluků mladých hvězd
  • Galaxie Irr II mají hladší, asymetrické vzhledy a nejsou jasně rozděleny do jednotlivých hvězd nebo hvězdných hvězdokup

Ve svém rozšíření k Hubbleově sekvenci nazval de Vaucouleurs galaxie Irr I „Magellanovy nepravidelnosti“, po Magellanových mračnech - dvou satelitech Mléčné dráhy, které Hubble klasifikoval jako Irr I. Objev slabé spirálové struktury ve Velkém Magellanově mračnu vedl de Vaucouleurs k dalšímu rozdělení nepravidelných galaxií na ty, které, podobně jako LMC, vykazují určité důkazy o spirální struktuře (jsou označeny symbolem Sm) a ty, které nemají žádnou zjevnou strukturu, jako je Malý Magellanovo mračno (označené Im). V prodloužené Hubbleově sekvenci jsou Magellanovy nepravidelnosti obvykle umístěny na konci spirálové větve Hubbleovy ladičky.

Příklady nepravidelných galaxií: M82 , NGC 1427A , Velký Magellanovo mračno , Malý Magellanovo mračno .

Viz také: Nepravidelná galaxie

Fyzický význam

Eliptické a lentikulární galaxie se běžně označují společně jako „galaxie raného typu“, zatímco spirály a nepravidelné galaxie se označují jako „pozdní typy“. Tato nomenklatura je zdrojem běžné, ale mylné víry, že Hubbleova sekvence měla odrážet předpokládanou evoluční sekvenci, od eliptických galaxií přes čočkovité čočky až po promlčené nebo pravidelné spirály . Hubble byl ve skutečnosti od začátku jasný, že taková interpretace není implikována:

Zdůrazňuje, že nomenklatura odkazuje na pozici v pořadí a časové konotace jsou vytvářeny na nebezpečí člověka. Celá klasifikace je čistě empirická a aniž jsou dotčeny teorie evoluce ...

Evolučnímu obrazu se zdá být přidělena skutečnost, že na discích spirálních galaxií je vidět, že jsou domovem mnoha mladých hvězd a oblastí aktivního formování hvězd , zatímco eliptické galaxie jsou složeny převážně ze starých hvězdných populací. Aktuální důkazy ve skutečnosti naznačují opak: zdá se, že v raném vesmíru dominují spirální a nepravidelné galaxie. Na aktuálně oblíbeném obrázku formování galaxií se dnešní eliptika vytvořila v důsledku fúzí mezi těmito dřívějšími stavebními kameny; zatímco některé lentikulární galaxie se mohly tvořit tímto způsobem, jiné mohly nahromadit své disky kolem již existujících sféroidů. Z některých lentikulárních galaxií se mohou vyvinout také spirální galaxie, jejichž plyn byl odstraněn a nezanechal palivo pro pokračující tvorbu hvězd, ačkoli debatu o tom otevírá galaxie LEDA 2108986 .

Nedostatky

Běžnou kritikou Hubbleova schématu je, že kritéria pro přiřazování galaxií třídám jsou subjektivní, což vede k tomu, že různí pozorovatelé přiřazují galaxie do různých tříd (ačkoli zkušení pozorovatelé obvykle souhlasí s méně než jedním typem Hubbleova typu). I když to není skutečný nedostatek, od Hubbleova atlasu galaxií z roku 1961 byla primárním kritériem používaným k přiřazení morfologického typu (a, b, c atd.) Spíše spirální ramena než vyboulení na disk poměr toku, a tedy pro každý morfologický typ existuje řada poměrů toku, jako u lentikulárních galaxií.

Další kritika Hubblova klasifikačního schématu spočívá v tom, že na základě vzhledu galaxie v dvourozměrném obrazu třídy souvisí pouze nepřímo se skutečnými fyzikálními vlastnostmi galaxií. Problémy vznikají zejména kvůli efektům orientace . Stejná galaxie by při pohledu zepředu vypadala velmi odlišně, na rozdíl od pohledu zepředu nebo „bokem“. Sekvence raného typu je tak špatně zastoupena: galaxie ES chybí v Hubbleově sekvenci a galaxie E5 – E7 jsou ve skutečnosti galaxie S0. Kromě toho také chybí promlčené ES a promlčené galaxie S0.

Vizuální klasifikace jsou také méně spolehlivé pro slabé nebo vzdálené galaxie a vzhled galaxií se může měnit v závislosti na vlnové délce světla, ve kterém jsou pozorovány.

Přesto se Hubbleova sekvence stále běžně používá v oblasti extragalaktické astronomie a je známo, že Hubbleovy typy korelují s mnoha fyzicky relevantními vlastnostmi galaxií, jako jsou jasy , barvy, hmotnosti (hvězd a plynu) a rychlosti tvorby hvězd.

Viz také

Reference

externí odkazy