ELLIPTISCHE GALAXIEN: BILDUNG, EIGENSCHAFTEN, TYPEN, BEISPIELE - ARTE - 2024

Die elliptischen Galaxien sind ellipsoide astronomische Objekte. Im Inneren dieser Galaxien befinden sich Millionen von Sternen, Planeten, etwas Gas, Staub und reichlich dunkler Materie, die alle dank der Schwerkraft miteinander verbunden sind.

Ihnen fehlt eine offensichtliche Struktur und ihre Leuchtkraft ist ziemlich gleichmäßig, da die Sterne gleichmäßig zu den Rändern verteilt sind, wo das Licht gleichmäßig in Form eines sehr schwachen Lichthofs diffundiert.

Abbildung 1. Die helle elliptische Galaxie NGC 3610 im Sternbild Ursa Major, gesehen vom Hubble-Teleskop. Quelle: Wikimedia Commons.

Bildung und Evolution

Astrophysiker dachten zunächst, dass ein großer Zusammenbruch zu einer elliptischen Galaxie führte, die zu einer intensiven Sternentstehung führte, die schließlich aufhörte. Diese Hypothese wird durch die Tatsache gestützt, dass die Sternpopulation dieser Galaxien älter ist als die der anderen Typen.

Andererseits gibt es in elliptischen Galaxien sehr wenig Gas und Staub, die als interstellare Materie bekannt sind. Dies ist genau der Rohstoff, der für die Bildung neuer Sterne erforderlich ist.

Aktuelle Beobachtungen bestätigen jedoch, dass Galaxien trotz ihrer scheinbaren Stabilität nicht statisch sind. Die Schwerkraft bewirkt, dass sie bei jeder Gelegenheit aktiv miteinander interagieren.

Aus diesem Grund herrscht die aktuelle Hypothese vor, dass elliptische Galaxien unterschiedliche Ursprünge haben und dass Galaxien anderer Formen mit der Zeit wahrscheinlich elliptisch werden.

Die Anziehungskraft kann Kollisionen verursachen, die zu einer möglichen Verschmelzung führen. Ereignisse dieser Größenordnung sind keine Seltenheit, da die Schwerkraft die Türen zu dieser Möglichkeit öffnet. Darüber hinaus befinden sich elliptische Galaxien häufig in der Mitte von galaktischen Clustern, wo die Möglichkeit besteht, Material einzufangen und mit anderen Galaxien zu verschmelzen.

Abbildung 2. Diese beiden verschmelzenden Galaxien werden als "Die Mäuse" bezeichnet. Sie befinden sich im Sternbild Coma Berenice. Quelle: Wikimedia Commons. NASA, H. Ford (JHU), G. Illingworth (UCSC / LO), M. Clampin (STScI), G. Hartig (STScI), das ACS Science Team und ESA

Dies wird durch die Tatsache bestätigt, dass in einigen elliptischen Galaxien - blauen Zwerggalaxien - junge blaue Sterne entdeckt wurden, die zeigen, dass sie nicht vollständig frei von interstellarer Materie sind.

Es wurde auch vorgeschlagen, dass sich Spiralgalaxien, wenn sie ihr Rohmaterial verbrauchen, zu einer linsenförmigen Form entwickeln, dh zu einer Scheibenform ohne Spiralarme. Aufeinanderfolgende Kollisionen mit anderen Galaxien würden zum Verlust der Scheibe und zur Umwandlung in ein Ellipsoid führen.

Allgemeine Charakteristiken

Um eine Annäherung an die Dimensionen im Universum zu erhalten, sind die auf der Erde üblicherweise verwendeten Entfernungseinheiten nicht geeignet. In der Astronomie werden häufig das Lichtjahr, das Parsec (pc) und das Kiloparsec (kpc) verwendet:

1 kpc = 1000 pc = 3300 Lichtjahre

Bei der Messung der Masse von Objekten, die so groß wie Galaxien sind, wird die als Sonnenmasse bezeichnete Einheit verwendet, die als M☉ bezeichnet wird, was 2 x 10 ^ 30 kg entspricht.

In Bezug auf die allgemeinen Eigenschaften elliptischer Galaxien ist klar, dass ihre Form am ausgeprägtesten ist, die von fast kugelförmigen bis zu sehr abgeflachten Ellipsoiden reicht.

Wie eingangs erläutert, sind elliptische Galaxien sehr unstrukturiert. Sie haben eine ziemlich regelmäßige Verteilung der Ellipsoidform und sind mehr oder weniger stark von einem schwachen Lichtschein umgeben. Ihnen fehlt eine Scheibe oder eine andere Struktur, die bemerkenswert auffällt.

Sie können Satellitengalaxien haben, viel kleinere Galaxien, die unter ihrer Gravitationsdominanz stehen, obwohl dies nicht nur für elliptische Galaxien gilt, da unsere Milchstraße, eine Barred-Spiral-Galaxie, die Magellanschen Wolken als Satelliten hat.

Einige haben auch Kugelsternhaufen, die mit elliptischen Zwerggalaxien verwechselt werden können. In Bezug auf die Kinematik folgen die Sterne, aus denen eine elliptische Galaxie besteht, häufig komplizierten Trajektorien, und es wird angenommen, dass der Drehimpuls der Galaxie von geringer Größe ist.

Masse und Maße

Es gibt eine große Variabilität in Bezug auf die Größe. Da sie wenig interstellares Gas und Staub haben, ist die Masse einer elliptischen Galaxie eine Sternmasse. Die Anzahl der Sterne kann von einigen Millionen Sternen bis zu einer Million Millionen Sternen variieren.

Bisherige Schätzungen zeigen Durchmesser von 1-200 kpc und in Ausnahmefällen 1 Megaparsec - etwa 3 Millionen Lichtjahre.

Normalerweise liegt die Masse im Bereich von 10 ^ 6-10 ^ 13 M☉. Kleine elliptische Galaxien, auch Zwerggalaxien genannt, sind in der Nähe unserer Milchstraßengalaxie reichlich vorhanden.

Das andere Extrem sind die riesigen elliptischen Galaxien von außergewöhnlicher Leuchtkraft. Tatsächlich hat diese Klasse die größten bekannten Galaxien, die sich im Allgemeinen im Zentrum von Galaxienhaufen befinden, so dass sie ihre immense Größe möglicherweise der Verschmelzung mit benachbarten Galaxien verdanken.

Typen

Der Astronom Edwin Hubble klassifizierte Galaxien nach ihrer Form und etablierte fünf Grundmuster. Seine Klassifizierung umfasst: elliptische, linsenförmige, spiralförmige, vergitterte und unregelmäßige Spiralen. Die meisten Galaxien, etwa 90%, sind elliptisch oder spiralförmig.

Hubble platzierte elliptische Galaxien am Anfang seines Klassifizierungsschemas und bezeichnete sie als "Galaxien vom frühen Typ", weil er glaubte, dass sie sich später zu anderen Formen entwickelten.

Wenn a die Semi-Major-Achse und b die Semi-Minor-Achse der Ellipse ist, ist die Elliptizität e gegeben durch:

E = 1 - b / a

E ist ein indikatives Maß dafür, wie abgeflacht die Ellipse ist, wenn beispielsweise a und b sehr nahe beieinander liegen, der Quotient b / a ungefähr 1 ist und die Elliptizität Null ist, was zu einer sphärischen Galaxie führt.

Der höchste akzeptierte Wert für E ist 3 und in der Hubble-Klassifikation wird der erste Platz links von sphärischen Galaxien besetzt, die als E0 bezeichnet werden, gefolgt von den Zwischentypen E1, E2, … bis zum Erreichen von EN, wobei N = 10 (1-b / a).

Die flachsten, die bekannt sind, erreichen bis zu E7, da oberhalb dieses Wertes die Struktur der Galaxie verloren geht.

Hubble selbst änderte seine ursprüngliche Klassifizierung, als weitere Informationen eintrafen. Andere Astrophysiker haben neben der bloßen Ellipsoidform auch neue Merkmale aufgenommen. Hierzu wurden neben Kleinbuchstaben auch andere Buchstaben verwendet.

Elliptische quadratische (kastenförmige) und scheibenförmige (disky) Galaxien

Außerhalb der Hubble-Sequenz schlugen Ralf Bender und seine Mitarbeiter 1988 zwei neue Begriffe zur Klassifizierung elliptischer Galaxien vor, die nicht nur die Form, sondern auch andere sehr wichtige Merkmale berücksichtigen.

Auf diese Weise wurden sie in "boxy" und "disky" gruppiert, die jeweils in quadratisch und discoidal übersetzt werden. Diese Klassifizierung wurde unter Berücksichtigung der isophotischen Linien vorgenommen, die Punkte mit der gleichen Leuchtkraft auf der galaktischen Oberfläche verbinden.

Interessanterweise folgen diese Linien nicht der elliptischen Form. In einigen Galaxien sind sie eher rechteckig und in anderen nehmen sie die Form einer Scheibe an, daher der Name.

Die quadratischen haben eine größere Leuchtkraft, sind größer und aktiver in dem Sinne, dass sie sowohl Radioquellen als auch Röntgenstrahlen haben. Die scheibenförmigen sind in diesem Aspekt ruhiger und ihre Leuchtkraft ist geringer.

Selbst bei gleicher Klassifizierung in der Hubble-Sequenz können zwei elliptische Galaxien unterschiedliche Eigenschaften haben, wenn eine von ihnen kastenförmig oder quadratisch und die andere disky oder discoidal ist. Diese würden tendenziell eine höhere Rotation aufweisen, während das Boxy das Ergebnis vieler Fusionen und galaktischer Wechselwirkungen sein könnte.

Elliptische cD-Galaxien

Es sind elliptische Galaxien, die so kolossal sind, dass man sie in Bezug auf das Thema nicht übersehen kann. Sie können 1 Mega-Parsec breit sein und befinden sich in der Mitte von galaktischen Clustern.

Ihre Größe ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, dass sie das Ergebnis der Fusion mehrerer Galaxien sind: zwischen 10 ¹³ und 10 ¹⁴ M☉. Sie haben einen sehr hellen zentralen Kern und beherbergen Hunderttausende von Kugelsternhaufen. Außerdem wird angenommen, dass sie eine große Menge dunkler Materie enthalten, was notwendig ist, um zu erklären, dass sie kohäsiv bleibt.

Abbildung 3. Vergleich von Galaxien, in denen die kolossale elliptische Galaxie IC 1101 auffällt. Quelle: Wikimedia Commons.

Das bisher größte von allen ist IC 1101 im Abell 2029-Cluster im Sternbild Jungfrau. Es wurde 1790 von William Herschel entdeckt und ein maximaler Durchmesser von 6 Millionen Lichtjahren wird geschätzt.

Da sein Kern extrem aktiv ist, scheint es nicht wahrscheinlich, dass er Lebensformen beherbergt, oder zumindest nicht so, wie wir es auf der Erde kennen.

Beispiele

Elliptische Galaxien befinden sich normalerweise in der Mitte von Galaxienhaufen, bei denen es sich um Assoziationen von mehr oder weniger großen Galaxien handelt. Im Sternbild Jungfrau und im Koma Berenice gibt es bemerkenswerte Cluster.

Da die meisten Galaxien so weit entfernt sind, ist es für das Auge ziemlich schwierig, sie zu identifizieren. Mit Teleskopen oder sogar hochwertigen Ferngläsern ist es jedoch möglich, Galaxien aller Art zu unterscheiden.

Im Internet gibt es viele Karten sowie Anwendungen zur Entdeckung astronomischer Objekte. Die Galaxien haben normalerweise keine Eigennamen, mit wenigen Ausnahmen wie der Milchstraße, Andromeda, der Whirlpool- oder Whirlpool-Galaxie und der Sombrero-Galaxie.

Die meisten sind mit einem Katalogcode gekennzeichnet: dem Messier (M) -Katalog, dem NGC oder New General Catalog und dem IC Index Catalog, dessen Akronym auf Englisch lautet.

Galaxy M87

Das als M87 (oder NGC 4486) bekannte Sternobjekt gehört zum Galaxienhaufen im Sternbild Jungfrau. Es gehört zu den der Erde am nächsten gelegenen elliptischen Galaxien, die etwa 53 Millionen Lichtjahre entfernt sind, und ist vom kastenförmigen Typ, der im vorherigen Abschnitt beschrieben wurde. Es hat einen sehr aktiven Kern in Bezug auf Hochfrequenz und Plasmaemission.

Es ist ungefähr doppelt so groß wie unsere Milchstraße, ohne dunkle Materie. Wenn dies festgestellt werden könnte, wäre M87 etwa 200-mal so massereich wie die Milchstraße. In M87 wurden rund 12.000 Kugelsternhaufen identifiziert.

Abbildung 4. Elliptische Galaxie M87 mit dem Hubble-Teleskop. Quelle: Wikimedia Commons.

M87 sendet einen etwa 5.000 Lichtjahre langen Materiestrahl aus, der vermutlich aus einem kolossalen Schwarzen Loch stammt, das von heißem Material umgeben ist, das sich nicht genau in der Mitte befindet.

Galaxy M32

Dies ist eine elliptische Zwerggalaxie, die Andromeda im gleichnamigen Sternbild begleitet. Da es sehr kompakt ist und sich um ein sehr massives Objekt dreht, schlagen einige Experten vor, dass es der Kern einer alten Galaxie ist, die durch einen Gravitationskollaps zerstückelt wurde.

Abbildung 5. Die Abbildung zeigt die Andromeda-Spiralgalaxie, und die kleine elliptische Galaxie M32 ist der kleine Punkt links vom Zentrum. Quelle: Wikimedia Commons. Torben Hansen

Es ist möglich, dass es in der Antike mit Andromeda selbst kollidierte, und auf den Bildern können Sie sehen, wie die äußeren Sterne von M32 unaufhaltsam zu ihrem größeren Nachbarn hingezogen werden.

Verweise

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