Elliptische Galaxie -Elliptical galaxy

Die riesige elliptische Galaxie ESO 325-G004

Eine elliptische Galaxie ist eine Art von Galaxie mit einer ungefähr ellipsenförmigen Form und einem glatten, fast strukturlosen Bild. Sie sind neben Spiral- und Linsengalaxien eine der vier Hauptklassen von Galaxien , die von Edwin Hubble in seiner Hubble-Sequenz und seinem Werk The Realm of the Nebulae von 1936 beschrieben wurden . Elliptische (E) Galaxien sind zusammen mit linsenförmigen Galaxien (S0) mit ihren großräumigen Scheiben und ES-Galaxien mit ihren mittelgroßen Scheiben eine Untergruppe der "frühen" Galaxienpopulation.

Die meisten elliptischen Galaxien bestehen aus älteren, massearmen Sternen mit einem spärlichen interstellaren Medium und minimaler Sternentstehungsaktivität , und sie neigen dazu, von einer großen Anzahl von Kugelsternhaufen umgeben zu sein . Es wird angenommen, dass elliptische Galaxien etwa 10–15 % der Galaxien im Virgo-Superhaufen ausmachen , und sie sind insgesamt nicht der dominierende Galaxientyp im Universum. Sie sind bevorzugt in der Nähe der Zentren von Galaxienhaufen zu finden .

Die Größe elliptischer Galaxien reicht von elliptischen Zwerggalaxien mit mehreren zehn Millionen Sternen bis hin zu Überriesen mit über hundert Billionen Sternen , die ihre Galaxienhaufen dominieren. Ursprünglich stellte Edwin Hubble die Hypothese auf, dass sich elliptische Galaxien zu Spiralgalaxien entwickelten , was sich später als falsch herausstellte, obwohl die Akkretion von Gas und kleineren Galaxien eine Scheibe um eine bereits existierende ellipsoidische Struktur bilden könnte. Sterne in elliptischen Galaxien sind im Durchschnitt viel älter als Sterne in Spiralgalaxien.

Beispiele

Allgemeine Eigenschaften

Elliptische Galaxie IC 2006 .

Elliptische Galaxien zeichnen sich durch mehrere Eigenschaften aus, die sie von anderen Klassen von Galaxien unterscheiden. Sie sind kugelförmige oder eiförmige Massen von Sternen, denen die sternbildenden Gase fehlen. Die kleinste bekannte elliptische Galaxie ist etwa ein Zehntel so groß wie die Milchstraße . Die Bewegung von Sternen in elliptischen Galaxien ist überwiegend radial, im Gegensatz zu den Scheiben von Spiralgalaxien , die von Rotation dominiert werden . Darüber hinaus gibt es sehr wenig interstellare Materie (weder Gas noch Staub), was zu niedrigen Sternentstehungsraten , wenigen offenen Sternhaufen und wenigen jungen Sternen führt; Eher elliptische Galaxien werden von alten Sternpopulationen dominiert , was ihnen rote Farben verleiht. Große elliptische Galaxien haben typischerweise ein umfangreiches System von Kugelsternhaufen . Sie haben im Allgemeinen zwei unterschiedliche Populationen von Kugelsternhaufen: eine, die röter und metallreicher ist, und eine, die blauer und metallärmer ist.

Die dynamischen Eigenschaften elliptischer Galaxien und der Bulges von Scheibengalaxien sind ähnlich, was darauf hindeutet, dass sie möglicherweise durch dieselben physikalischen Prozesse gebildet werden, obwohl dies umstritten bleibt. Die Leuchtkraftprofile sowohl elliptischer Galaxien als auch Bulges passen gut zum Gesetz von Sersic , und eine Reihe von Skalierungsbeziehungen zwischen den strukturellen Parametern der elliptischen Galaxien vereinheitlichen die Population.

Jede massereiche elliptische Galaxie enthält in ihrem Zentrum ein supermassereiches Schwarzes Loch . Beobachtungen von 46 elliptischen Galaxien, 20 klassischen Ausbuchtungen und 22 Pseudoausbuchtungen zeigen, dass jede ein Schwarzes Loch im Zentrum enthält. Die Masse des Schwarzen Lochs ist eng mit der Masse der Galaxie korreliert, was durch Korrelationen wie die M-Sigma-Beziehung belegt wird, die die Geschwindigkeitsdispersion der umgebenden Sterne mit der Masse des Schwarzen Lochs im Zentrum in Beziehung setzt .

Elliptische Galaxien findet man bevorzugt in Galaxienhaufen und in kompakten Galaxienhaufen .

Im Gegensatz zu flachen Spiralgalaxien mit Organisation und Struktur sind elliptische Galaxien dreidimensionaler, ohne viel Struktur, und ihre Sterne befinden sich in etwas zufälligen Umlaufbahnen um das Zentrum.

Größen und Formen

Die zentrale Galaxie in diesem Bild ist eine gigantische elliptische Galaxie mit der Bezeichnung 4C 73.08.
Das brillante zentrale Objekt ist eine überriesige elliptische Galaxie, das dominierende Mitglied eines Galaxienhaufens mit dem Namen MACSJ1423.8+2404. Beachten Sie den Gravitationslinseneffekt .

Elliptische Galaxien variieren stark in Größe und Masse mit Durchmessern von 3.000 Lichtjahren bis über 700.000 Lichtjahren und Massen von 10 5 bis fast 10 13 Sonnenmassen. Dieser Bereich ist für diesen Galaxientyp viel breiter als für jeden anderen. Die kleinsten, die elliptischen Zwerggalaxien , sind vielleicht nicht größer als ein typischer Kugelsternhaufen , enthalten aber eine beträchtliche Menge dunkler Materie , die in Haufen nicht vorhanden ist. Die meisten dieser kleinen Galaxien sind möglicherweise nicht mit anderen elliptischen Galaxien verwandt.

Die Hubble-Klassifikation elliptischer Galaxien enthält eine ganze Zahl, die beschreibt, wie lang das Galaxienbild ist. Die Klassifizierung wird durch das Verhältnis der großen ( a ) zu den kleinen ( b ) Achsen der Isophoten der Galaxie bestimmt :

Für eine sphärische Galaxie mit a gleich b ist die Zahl also 0, und der Hubble-Typ ist E0. Während die Grenze in der Literatur bei E7 liegt, ist seit 1966 bekannt, dass die Galaxien E4 bis E7 falsch klassifizierte linsenförmige Galaxien mit Scheiben sind, die in unterschiedlichen Winkeln zu unserer Sichtlinie geneigt sind. Dies wurde durch spektrale Beobachtungen bestätigt, die die Rotation ihrer Sternscheiben enthüllten. Hubble erkannte, dass seine Formklassifikation sowohl von der eigentlichen Form der Galaxie als auch von dem Winkel abhängt, mit dem die Galaxie beobachtet wird. Daher sind einige Galaxien vom Hubble-Typ E0 tatsächlich länglich.

Es wird manchmal gesagt, dass es zwei physische Arten von Ellipsentrainern gibt: die riesigen Ellipsentrainer mit leicht "kastenförmigen" Isophoten, deren Formen aus einer zufälligen Bewegung resultieren, die in einigen Richtungen größer ist als in anderen (anisotrope zufällige Bewegung); und die "Disky"-Normal- und Zwerg-Ellipsentrainer , die Scheiben enthalten. Dies ist jedoch ein Missbrauch der Nomenklatur, da es zwei Arten von Galaxien des frühen Typs gibt, solche mit Scheiben und solche ohne. Angesichts der Existenz von ES-Galaxien mit mittelgroßen Scheiben ist es vernünftig zu erwarten, dass es eine Kontinuität von E zu ES und zu den S0-Galaxien mit ihren großen Sternscheiben gibt, die das Licht bei großen Radien dominieren.

Sphäroide Zwerggalaxien scheinen eine eigenständige Klasse zu sein: Ihre Eigenschaften ähneln eher denen von irregulären und späten Spiralgalaxien.

Am großen Ende des elliptischen Spektrums gibt es eine weitere Unterteilung jenseits von Hubbles Klassifikation. Jenseits der gE -Riesenelliptiken liegen D-Galaxien und cD-Galaxien . Diese ähneln ihren kleineren Brüdern, sind aber diffuser, mit großen Halos, die möglicherweise genauso zu dem Galaxienhaufen gehören, in dem sie sich befinden, wie zu der zentral gelegenen Riesengalaxie.

Evolution

NGC 3597 ist das Produkt einer Kollision zwischen zwei Galaxien. Sie entwickelt sich zu einer riesigen elliptischen Galaxie.

Es ist allgemein anerkannt, dass die Verschmelzung großer, aber nicht riesiger Galaxien aufgrund der Anziehungskraft der Schwerkraft eine wichtige Rolle bei der Gestaltung des Wachstums und der Entwicklung elliptischer Galaxien spielt. Es wird angenommen, dass solche großen galaktischen Verschmelzungen in früheren Zeiten häufiger vorkamen. Die Milchstraße befindet sich, abhängig von einer unbekannten tangentialen Komponente, auf einem vier- bis fünfmilliardenjährigen Kollisionskurs mit der Andromeda-Galaxie . Es wurde die Theorie aufgestellt, dass eine elliptische Galaxie aus der Verschmelzung der beiden Spiralen entstehen wird. (Beachten Sie, dass kleinere galaktische Verschmelzungen zwei Galaxien mit sehr unterschiedlichen Massen betreffen; es ist allgemein bekannt, dass kleinere Verschmelzungen in Galaxien auftreten, die weder riesig noch elliptisch sind – wie unsere eigene Milchstraße .)

Es wird angenommen, dass Schwarze Löcher eine wichtige Rolle bei der Begrenzung des Wachstums elliptischer Galaxien im frühen Universum spielen, indem sie die Sternentstehung hemmen .

Sternentstehung

Das traditionelle Porträt elliptischer Galaxien malt sie als Galaxien, in denen die Sternentstehung nach einem anfänglichen Ausbruch bei hoher Rotverschiebung endete und sie nur noch mit ihren alternden Sternen glänzen ließen. Elliptische Galaxien erscheinen typischerweise gelb-rot, was im Gegensatz zu dem deutlichen Blaustich der meisten Spiralgalaxien steht . In Spiralen geht diese blaue Farbe hauptsächlich von den jungen, heißen Sternen in ihren Spiralarmen aus. Es wird angenommen, dass in elliptischen Galaxien aufgrund ihres Gasmangels im Vergleich zu spiralförmigen oder irregulären Galaxien nur sehr wenig Sternentstehung stattfindet. In den letzten Jahren hat sich jedoch gezeigt, dass ein angemessener Anteil (~25%) der Galaxien des frühen Typs (E, ES und S0) Restgasreservoirs und geringe Sternentstehung aufweist.

Forscher des Herschel Space Observatory haben spekuliert, dass die zentralen Schwarzen Löcher in elliptischen Galaxien verhindern, dass das Gas ausreichend für die Sternentstehung abkühlt.


Siehe auch

Verweise

Weiterlesen

Externe Links