星系型態分類

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哈伯序列的音叉圖。

星系型態分類天文學家根據視覺上的星系外觀將星系劃分成不同的種類。 根據星系分類的方法有好幾種,最著名的是由愛德溫·哈伯設計的哈伯序列,後來由熱拉爾·佛科留斯艾倫·桑德奇擴充。

哈伯序列[编辑]

UGC 12591是分類為S0/Sa的螺旋星系[1]

哈伯序列是愛德溫·哈伯依據星系的外觀,在1926年發明的星系型態分類法[2][3]。因為傳統的圖說形狀像一把音叉,所以通常稱它是"哈伯音叉"。哈伯根據觀察所見的星系外觀(最初在攝影乾版英语photographic plate上的影像),將星系畫分成三大類:

  • 橢圓星系:有平滑、無特徵的光分佈,並且呈現橢圓的影像。它們用字母"E"表示,後面再跟隨一個整數,表示它們在天空中的橢圓度。
  • 螺旋星系:由一個扁平的盤面組成,並有恆星組成螺旋臂的結構(通常是兩條旋臂),在中心有被稱為核球的隆起,是由高度密集的恆星組成。在外觀上類似橢圓星系;他們以字母"S"表示。大約有一半的旋臂被觀察到有像棒狀的結構從中心的核球延伸,這些被稱為棒旋星系,以字母"SB"表示。
  • 透鏡星系:有一個明亮的中心核球被擴展的盤狀結構包圍著,但是透鏡星系的盤面沒有螺旋的結構,並且沒有活躍和明顯的恆星形成現象,這是與螺旋星系不同之處。它們以字母"S0"表示。
貫川宇宙歷史的哈伯序列[4]

廣泛擴充這些類別之後,可以更好的區分外觀並涵蓋更多其它類型的星系。例如,沒有明顯結構(盤面或橢球形狀)的不規則星系。

哈伯序列通常以雙管齊下的叉子形式呈現,橢圓星系在左側,橢圓度從左向右增加;右端分岔形成兩根平行的帶狀,分別是螺旋星系和棒旋星系。透鏡星系被放置在橢圓星系和螺旋星系之間,相當於音叉的手柄和尖端分岔交會之處。

直到今天,無論是專業的天文研究還是業餘天文學,哈伯序列都還是最常用的分類法。

已知的星系特性
星系種類 質量(太陽質量 亮度(太陽亮度 直徑(千秒差距) 恆星族群 觀測數量(%)
螺旋/
棒渦
109 to 1011 108 to 1010 5-250 盤面:星族I
暈:星族II
77%
橢圓 105 to 1013 105 to 1011 1-205 星族II 20%
不規則 108 to 1010 107 to 109 1-10 星族I 3%

哈伯序列是建立在由當時的望遠鏡所所拍攝的星系照片上。起初,他相信橢圓星系是早期的星系型態,然後可能轉變成螺旋或棒旋星系。我們現在則認為該倒過來解釋星系的發展。但是,早期的錯誤已經深植在天文學家的專業術語中,所以現在依然根據圖中的位置,將左邊的星系稱為早期形,圖右邊的稱為晚期形。

近代的觀測握我們提供更多關於這些星系類型的資訊:

  • 橢圓星系的氣體和塵埃含量一般都很低,並且主要由老年的恆星組成。
  • 螺旋星系一般有充足的氣體和塵埃,並且廣泛的有老年和年輕恆星的組合。
  • 不規則星系含有相當豐富的氣體、塵埃和年輕的恆星。

據此,天文學家建構了一個星系演化的理論。建議橢圓星系,事實上,是螺旋星系和不規則星系彼此之間相互碰撞的結果,這種碰撞剝奪了大部分的氣體和塵埃,並使恆星的軌道呈現隨機畫。參見星系的形成和演化

橢圓星系的例子
名稱 赤經 赤緯 哈伯序列
M49(NGC 4472) 12h 29.8m 8° 00' E4
M59(NGC 4621) 12h 42.0m 11° 39' E3
M60(NGC 4649) 12h 43.7m 11° 33' E1
M84(NGC 4374) 12h 25.1m 12° 53' E1
M86(NGC 4406) 12h 26.2m 12° 57' E3
M89(NGC 4552) 12h 35.7m 12° 33' E0
M110(NGC 205) 00h 40.4m 41° 41' E6

佛科留斯系統[编辑]

哈伯-佛科留斯星系形態圖。
Galaxy morphology.jpg
NGC 6782:一個類型為SB(r)0/a 的螺旋星系,有著半徑不同的三個環,以及棒狀結構。
NGC 7793:類型為SA(s)d的螺旋星系。
大麥哲倫星系:SBm星系。

這個系統最早是在1959年由熱拉爾·佛科留斯提出,它是被廣泛使用的哈伯序列擴充,稱為佛科留斯系統[5]。佛科留斯認為哈伯對螺旋星系的二維分類只基於核球和螺旋臂的緊密,以及棒狀結構的是否存在,並沒有充分的描述觀測到的星系全部範圍的型態。特別是,他認為透鏡是組成螺旋星系的重要結構部分[6]

佛科留斯系統保留了哈伯的基本星系型態,劃分成橢圓透鏡螺旋不規則星系。為了補充哈伯的分類,佛科留斯根據三個形態特徵,引入了一個更複雜的螺旋星系分類系統:

  • 旋臂:星系的分類從E,經過S0與其他的形態,到Im。
  • 棒閂:星系的分類為A(一般的)或B(棒狀結構),介於兩者之間的則以AB galaxies are described as being A (ordinary), B (barred), or AB (intermediate).
  • 環圈:星系的分類為s(沒有環圈),r(有環圈),或sr(環圈不完整)。

因此,一個星系可以被分類為SAB(rs)c – Sc,意思是棒閂不明顯,環圈也不明確的旋渦星系。

通常,de Vaucouleurs的系統在三度空間的圖形中才能清楚的呈現,以X軸表示旋臂,棒閂在Y軸,環圈是Z軸。對旋臂所作的橫斷面(例如:Sb)將顯示在二度空間中的棒閂(Y軸)和環圈(Z軸)的狀態。圖形請參考 此處

耶基斯(或摩根)分類[编辑]

耶基斯分類依據星系的形狀和恆星光譜,真實的和顯而易見的,以及中心的凝聚度。

光譜類型 注釋
a 顯著的A 恆星
af 顯著的A-F恆星
f 顯著的F恆星
fg 顯著的F-G恆星
g 顯著的G恆星
gk 顯著的G-K恆星
k 顯著的K恆星
星系形狀 注釋
B 棒旋星系
D 對稱的旋轉沒有顯著的旋渦或橢圓結構
E 橢圓的
Ep 橢圓和塵埃吸收
I 不規則
L 表面亮度低
N 小而亮的核心
S 旋渦
傾斜度 注釋
1 "面對"的星系
2
3
4
5
6
7 "側面"的星系

所以,舉例如下:仙女座星系的分類為kS5。

參見[编辑]

外部連結[编辑]

  1. ^ A remarkable galactic hybrid. www.spacetelescope.org. [27 February 2017]. 
  2. ^ Hubble, E. P. Extra-galactic nebulae. Contributions from the Mount Wilson Observatory / Carnegie Institution of Washington. 1926, 324: 1–49. Bibcode:1926CMWCI.324....1H. 
  3. ^ Hubble, E. P. The Realm of the Nebulae. New Haven: Yale University Press. 1936. LCCN 36018182. 
  4. ^ Hubble explores the origins of modern galaxies. ESA/Hubble Press Release. [20 August 2013]. 
  5. ^ De Vaucouleurs, G. Classification and Morphology of External Galaxies. Handbuch der Physik. 1959, 53: 275. Bibcode:1959HDP....53..275D. 
  6. ^ Binney, J.; Merrifield, M. Galactic Astronomy. Princeton: Princeton University Press. 1998. ISBN 978-0-691-02565-0.