ดาราจักรรูปไข่: การก่อตัวลักษณะประเภทตัวอย่าง - ARTE

กาแล็กซีรูปไข่เป็นวัตถุทางดาราศาสตร์รูปวงรี ภายในกาแลคซีเหล่านี้เป็นที่ตั้งของดวงดาวดาวเคราะห์ก๊าซฝุ่นละอองและสสารมืดจำนวนมากซึ่งล้วนเชื่อมโยงกันด้วยแรงโน้มถ่วง

พวกมันไม่มีโครงสร้างที่ชัดเจนและความส่องสว่างของมันค่อนข้างสม่ำเสมอเนื่องจากดวงดาวกระจายไปที่ขอบอย่างสม่ำเสมอซึ่งแสงจะกระจายไปอย่างราบรื่นในรูปแบบของรัศมีที่จางมาก

รูปที่ 1. กาแล็กซีทรงรีสว่าง NGC 3610 ในกลุ่มดาวหมีใหญ่ซึ่งมองเห็นได้ด้วยกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิล ที่มา: Wikimedia Commons

การก่อตัวและวิวัฒนาการ

ในตอนแรกนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์คิดว่าการล่มสลายครั้งใหญ่เป็นสิ่งที่ก่อให้เกิดกาแลคซีรูปไข่ซึ่งก่อให้เกิดการก่อตัวของดาวฤกษ์ที่รุนแรงจนหยุดลงในที่สุด สมมติฐานนี้ได้รับการสนับสนุนจากข้อเท็จจริงที่ว่าประชากรดาวฤกษ์ของกาแลคซีเหล่านี้มีอายุมากกว่าประชากรประเภทอื่น ๆ

ในทางกลับกันในกาแลคซีรูปไข่มีก๊าซและฝุ่นจำนวนน้อยมากซึ่งเรียกว่าสสารระหว่างดวงดาวซึ่งเป็นวัตถุดิบที่จำเป็นอย่างยิ่งในการสร้างดาวดวงใหม่

แต่การสังเกตการณ์ในปัจจุบันยืนยันว่าแม้จะมีความเสถียร แต่กาแลคซีก็ไม่ได้หยุดนิ่ง แรงโน้มถ่วงทำให้พวกเขาโต้ตอบกันอย่างแข็งขันทุกครั้งที่มีโอกาส

ด้วยเหตุนี้สมมติฐานในปัจจุบันจึงมีผลเหนือกว่าดาราจักรรูปไข่มีต้นกำเนิดที่หลากหลายและกาแล็กซีที่มีรูปร่างอื่น ๆ มีแนวโน้มที่จะกลายเป็นรูปไข่เมื่อเวลาผ่านไป

แรงดึงดูดของโลกสามารถทำให้เกิดการชนกันซึ่งก่อให้เกิดการรวมตัวกันได้ เหตุการณ์ที่มีขนาดดังกล่าวไม่ใช่เรื่องแปลกเนื่องจากแรงโน้มถ่วงเปิดประตูสู่ความเป็นไปได้นี้ นอกจากนี้กาแลคซีทรงรีมักพบอยู่กลางกระจุกกาแลคซีซึ่งมีโอกาสดักจับวัสดุและรวมเข้ากับกาแลคซีอื่น ๆ

รูปที่ 2 กาแล็กซีที่รวมกันทั้งสองนี้เรียกว่า "หนู" พวกมันอยู่ในกลุ่มดาวโคมาเบเรนิซ ที่มา: Wikimedia Commons NASA, H.Ford (JHU), G.Ilingworth (UCSC / LO), M.Clampin (STScI), G.Hartig (STScI), ทีมวิทยาศาสตร์ ACS และ ESA

สิ่งนี้ได้รับการยืนยันจากข้อเท็จจริงที่ว่ามีการตรวจพบดาวสีฟ้าอ่อนในกาแลคซีรูปไข่บางแห่ง - กาแลคซีแคระสีน้ำเงินซึ่งแสดงให้เห็นว่าพวกมันไม่ได้ปราศจากสสารระหว่างดวงดาวโดยสิ้นเชิง

นอกจากนี้ยังได้รับการแนะนำว่าเมื่อดาราจักรชนิดก้นหอยใช้วัตถุดิบจนหมดแล้วพวกมันจะวิวัฒนาการเป็นรูปทรงเลนซ์นั่นคือรูปทรงดิสก์ที่ไม่มีแขนเกลียว การชนกันอย่างต่อเนื่องกับกาแลคซีอื่นจะนำไปสู่การสูญเสียดิสก์และการเปลี่ยนรูปเป็นทรงรี

ลักษณะทั่วไป

เพื่อให้ได้ขนาดโดยประมาณในจักรวาลหน่วยของระยะทางที่ใช้กันทั่วไปบนโลกจึงไม่เหมาะสม ในทางดาราศาสตร์ปีแสงพาร์เซก (พีซี) และกิโลพาร์เซก (kpc) ใช้กันทั่วไป:

1 kpc = 1,000 ชิ้น = 3300 ปีแสง

ในการวัดมวลของวัตถุที่มีขนาดใหญ่เท่ากับกาแลคซีจะใช้หน่วยที่เรียกว่ามวลสุริยะซึ่งแสดงเป็นM☉เท่ากับ 2 x 10 ^ 30 กก.

เกี่ยวกับลักษณะทั่วไปของดาราจักรรูปไข่เป็นที่ชัดเจนว่าลักษณะที่โดดเด่นที่สุดคือรูปร่างของพวกมันตั้งแต่ทรงกลมเกือบจะเป็นทรงรีแบนมาก

ดังที่ได้อธิบายไว้ในตอนต้นกาแลคซีรูปไข่นั้นไม่มีโครงสร้างมาก พวกมันมีการกระจายของรูปทรงรีค่อนข้างสม่ำเสมอและล้อมรอบด้วยรัศมีส่องสว่างจาง ๆ ในระดับที่มากหรือน้อยกว่า พวกเขาขาดดิสก์หรือโครงสร้างอื่น ๆ ที่โดดเด่นอย่างน่าทึ่ง

พวกมันสามารถมีดาราจักรบริวารซึ่งเป็นดาราจักรขนาดเล็กกว่ามากที่อยู่ภายใต้การครอบงำของแรงโน้มถ่วงแม้ว่าจะไม่ได้มีลักษณะเฉพาะของกาแลคซีรูปไข่เนื่องจากทางช้างเผือกของเราซึ่งเป็นดาราจักรชนิดก้นหอยมีเมฆแมกเจลแลนเป็นดาวเทียม

บางแห่งมีกระจุกดาวทรงกลมซึ่งอาจเข้าใจผิดว่าเป็นดาราจักรแคระทรงรี ในแง่ของจลนศาสตร์ดวงดาวที่ประกอบเป็นดาราจักรทรงรีมักจะเดินตามวิถีที่ซับซ้อนและเชื่อว่าโมเมนตัมเชิงมุมของดาราจักรมีขนาดต่ำ

มวลและขนาด

มีความแปรปรวนมากในเรื่องของขนาด เนื่องจากมีก๊าซและฝุ่นระหว่างดวงดาวเพียงเล็กน้อยมวลของดาราจักรทรงรีจึงเป็นมวลของดาวฤกษ์ จำนวนดาวอาจแตกต่างกันไปตั้งแต่ไม่กี่ล้านดวงไปจนถึงล้านล้านดวง

ค่าประมาณจนถึงปัจจุบันแสดงขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1-200 kpc และในกรณีพิเศษ 1 เมกะพาร์เซก - ประมาณ 3 ล้านปีแสง

โดยปกติมวลจะอยู่ในช่วง 10 ^ 6-10 ^ 13 M☉ ดาราจักรรูปไข่ขนาดเล็กหรือที่เรียกว่าดาราจักรแคระมีอยู่มากมายในบริเวณใกล้เคียงกับดาราจักรทางช้างเผือกของเรา

อีกด้านหนึ่งคือกาแล็กซีทรงรีขนาดยักษ์ที่มีความส่องสว่างเป็นพิเศษ ในความเป็นจริงชั้นนี้มีกาแลคซีที่รู้จักกันมากที่สุดซึ่งโดยทั่วไปอยู่ที่ใจกลางกระจุกกาแลคซีดังนั้นพวกมันจึงมีขนาดใหญ่มากในการรวมตัวกับดาราจักรใกล้เคียง

ประเภท

นักดาราศาสตร์เอ็ดวินฮับเบิลจำแนกกาแลคซีตามรูปร่างและสร้างรูปแบบพื้นฐาน 5 แบบ การจำแนกประเภทรวมถึง: รูปไข่, แม่และเด็ก, เกลียว, เกลียวและเกลียวที่ผิดปกติ ดาราจักรส่วนใหญ่ประมาณ 90% เป็นรูปไข่หรือเกลียว

ฮับเบิลวางกาแลคซีรูปไข่ไว้ที่จุดเริ่มต้นของแผนการจัดหมวดหมู่ของเขาโดยอ้างถึงพวกมันว่า

ถ้า a เป็นแกนเซมิ - เมเจอร์และ b เป็นแกนกึ่งรองของวงรีรูปไข่จะถูกกำหนดโดย:

E = 1 - b / a

E เป็นตัวบ่งชี้ว่าวงรีมีความแบนเพียงใดเช่นถ้า a และ b อยู่ใกล้กันมากผลหาร b / a จะอยู่ที่ประมาณ 1 และความเป็นวงรีเป็นศูนย์ส่งผลให้ดาราจักรทรงกลม

ค่าสูงสุดที่ยอมรับสำหรับ E คือ 3 และในการจำแนกฮับเบิลสถานที่แรกทางด้านซ้ายถูกครอบครองโดยกาแลคซีทรงกลมซึ่งแสดงเป็น E0 ตามด้วยประเภทกลาง E1, E2, … จนกระทั่งถึง EN โดยที่ N = 10 (1- b / a)

สิ่งที่แบนที่สุดที่รู้จักกันดีถึง E7 เนื่องจากเหนือค่านี้โครงสร้างของกาแลคซีจะหายไป

ฮับเบิลเองได้ปรับเปลี่ยนการจำแนกประเภทดั้งเดิมของเขาเมื่อมีข้อมูลเพิ่มเติม นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์คนอื่น ๆ ก็เช่นกันที่จะรวมคุณสมบัติใหม่ ๆ นอกเหนือจากรูปทรงรีเพียงอย่างเดียว ด้วยเหตุนี้จึงใช้ตัวอักษรอื่นเช่นเดียวกับตัวพิมพ์เล็ก

กาแล็กซีทรงสี่เหลี่ยมรูปไข่ (ทรงเหลี่ยม) และดิสรอยด์ (disky)

นอกลำดับฮับเบิล Ralf Bender และผู้ทำงานร่วมกันของเขาได้เสนอคำศัพท์ใหม่สองคำในปี 1988 เพื่อจำแนกกาแล็กซีทรงรีซึ่งไม่เพียง แต่คำนึงถึงรูปร่างเท่านั้น แต่ยังรวมถึงลักษณะที่สำคัญอื่น ๆ อีกด้วย

ด้วยวิธีนี้พวกเขาถูกจัดกลุ่มเป็น "boxy" และ "disky" ซึ่งแปลตามลำดับเป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสและ discoidal การจำแนกประเภทนี้เกิดขึ้นโดยคำนึงถึงเส้นไอโซโฟโตซึ่งเชื่อมต่อกับจุดที่มีความส่องสว่างเดียวกันบนพื้นผิวกาแลคซี

ที่น่าสนใจคือเส้นเหล่านี้ไม่เป็นไปตามรูปไข่ ในกาแลคซีบางแห่งมักจะมีลักษณะเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าและในบางกาแล็กซีมีรูปร่างเหมือนดิสก์ดังนั้นชื่อ

รูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสมีความส่องสว่างมากกว่ามีขนาดใหญ่และมีการใช้งานมากกว่าในแง่ที่ว่ามีแหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุเช่นเดียวกับรังสีเอกซ์ส่วนที่เป็นดิสซิดอลจะสงบกว่าในด้านนี้และความส่องสว่างจะต่ำกว่า

ดังนั้นแม้จะมีการจำแนกประเภทเดียวกันในลำดับฮับเบิล แต่กาแล็กซีทรงรีสองแห่งก็สามารถมีลักษณะที่แตกต่างกันได้หากหนึ่งในนั้นมีลักษณะเป็นเหลี่ยมหรือสี่เหลี่ยมจัตุรัสและอีกกาแล็กซีมีลักษณะกระจัดกระจายหรือไม่สมมาตร สิ่งเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะมีการหมุนเวียนที่สูงขึ้นในขณะที่กล่องอาจเป็นผลมาจากการควบรวมกิจการและปฏิกิริยาระหว่างกาแล็กซี่

กาแล็กซีประเภท cD รูปไข่

พวกมันเป็นกาแลคซีทรงรีขนาดมหึมาจนไม่สามารถพลาดได้เมื่อมาถึงตัวแบบ พวกมันสามารถมีความกว้าง 1 เมกะพาร์เซกและพบได้ที่กลางกระจุกกาแลคซี

ขนาดของพวกมันน่าจะเป็นผลมาจากการรวมตัวของกาแลคซีหลายแห่ง: ระหว่าง 10 ¹³ถึง 10 ¹⁴ M☉ พวกมันมีนิวเคลียสตรงกลางที่สว่างมากและเป็นที่อยู่ของกระจุกดาวทรงกลมหลายแสนกระจุก นอกจากนี้สันนิษฐานว่ามีสสารมืดจำนวนมากซึ่งจำเป็นต้องอธิบายว่ามันยังคงเหนียวแน่น

รูปที่ 3 การเปรียบเทียบกาแลคซีที่กาแล็กซีรูปไข่ขนาดมหึมา IC 1101 โดดเด่นที่มา: วิกิมีเดียคอมมอนส์

ที่ใหญ่ที่สุดคือ IC 1101 ในคลัสเตอร์ Abell 2029 ในกลุ่มดาวราศีกันย์ วิลเลียมเฮอร์เชลค้นพบในปี 1790 และมีเส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุด 6 ล้านปีแสงโดยประมาณ

เนื่องจากแกนกลางของมันมีการใช้งานอย่างมากดูเหมือนว่ามันจะไม่เป็นที่อยู่ของสิ่งมีชีวิตหรืออย่างน้อยก็ไม่ใช่อย่างที่เรารู้จักบนโลก

ตัวอย่าง

ดาราจักรรูปไข่มักพบอยู่ตรงกลางกระจุกดาราจักรซึ่งเป็นความสัมพันธ์ของดาราจักรขนาดใหญ่มากหรือน้อย ในกลุ่มดาวราศีกันย์และใน Coma Berenice มีกลุ่มที่โดดเด่น

เนื่องจากกาแลคซีส่วนใหญ่อยู่ห่างไกลกันมากจึงเป็นเรื่องยากที่ตาจะระบุได้ แต่การใช้กล้องโทรทรรศน์หรือแม้แต่กล้องส่องทางไกลคุณภาพดีจึงสามารถแยกแยะกาแลคซีทุกประเภทได้

บนเน็ตมีแผนที่มากมายรวมถึงแอพพลิเคชั่นในการค้นหาวัตถุทางดาราศาสตร์ โดยทั่วไปแล้วกาแลคซีจะไม่มีชื่อที่ถูกต้องโดยมีข้อยกเว้นบางประการเช่นทางช้างเผือกแอนโดรเมดากาแล็กซีวังวนหรือวังวนและกาแล็กซีซอมเบรโร

ส่วนใหญ่แสดงด้วยรหัสแค็ตตาล็อก: แค็ตตาล็อก Messier (M), NGC หรือ New General Catalog และ IC Index Catalog

Galaxy M87

วัตถุที่เป็นดาวฤกษ์ที่เรียกว่า M87 (หรือ NGC 4486) อยู่ในกระจุกกาแลคซีในกลุ่มดาวราศีกันย์ เป็นหนึ่งในดาราจักรรูปไข่ที่ใกล้โลกมากที่สุดซึ่งอยู่ห่างออกไป 53 ล้านปีแสงและอยู่ในประเภททรงกล่องที่อธิบายไว้ในหัวข้อก่อนหน้านี้ มีนิวเคลียสที่ใช้งานได้มากในแง่ของความถี่วิทยุและการปล่อยพลาสมา

มีมวลประมาณสองเท่าของทางช้างเผือกไม่รวมสสารมืด หากตรวจพบสิ่งนี้ได้ M87 จะมีมวลมากกว่าทางช้างเผือกประมาณ 200 เท่า มีการระบุคลัสเตอร์ทรงกลม 12,000 ดวงใน M87

รูปที่ 4. ดาราจักรทรงรี M87 ที่มองเห็นได้ด้วยกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิล ที่มา: Wikimedia Commons

M87 ปล่อยไอพ่นออกมาเป็นระยะเวลาประมาณ 5,000 ปีแสงซึ่งเชื่อกันว่ามาจากหลุมดำขนาดมหึมาที่ล้อมรอบด้วยวัสดุร้อนที่ไม่ตรงใจกลาง

Galaxy M32

นี่คือดาราจักรทรงรีแคระที่มาพร้อมกับแอนโดรเมดาในกลุ่มดาวที่มีชื่อเดียวกัน เนื่องจากมีขนาดกะทัดรัดมากและหมุนรอบวัตถุที่มีขนาดใหญ่มากผู้เชี่ยวชาญบางคนจึงแนะนำว่าเป็นแกนกลางของกาแลคซีโบราณที่ถูกแยกชิ้นส่วนโดยการยุบตัวของแรงโน้มถ่วง

รูปที่ 5. รูปแสดงดาราจักรชนิดก้นหอยแอนโดรเมดาและกาแล็กซีทรงรีขนาดเล็ก M32 คือจุดเล็ก ๆ ทางด้านซ้ายของจุดศูนย์กลาง ที่มา: Wikimedia Commons Torben hansen

เป็นไปได้ว่าในสมัยโบราณมันชนกับแอนโดรเมดาเองและในภาพคุณจะเห็นว่าดาวฤกษ์ชั้นนอกของ M32 ถูกดึงดูดเข้าหาเพื่อนบ้านที่ใหญ่กว่าของพวกมันอย่างไร

อ้างอิง

Carroll, B. บทนำสู่ฟิสิกส์ดาราศาสตร์สมัยใหม่. ครั้งที่ 2 ฉบับ เพียร์สัน 874-1037
นภสินธุ์ สืบค้นจาก: es.wikipedia.org
มันทำงานอย่างไร. 2559. หนังสือแห่งอวกาศ. 8 Ed. Imagine Publishing Ltd. 134-150.
กาแลคซี สืบค้นจาก: astrofisica.cl/astronomiaparatodos.
Mutlaq, J. กาแลกซี่รูปไข่ สืบค้นจาก: docs.kde.org.
Oster, L. 1984. ดาราศาสตร์สมัยใหม่. การเปลี่ยนกลับด้านบรรณาธิการ 315-394
Pasachoff, J. 1992. ดาวและดาวเคราะห์. คู่มือภาคสนามของปีเตอร์สัน 148-154
วิกิพีเดีย ดาราจักรรูปไข่ M87 สืบค้นจาก: es.wikipedia.org.

ดาราจักรรูปไข่: การก่อตัวลักษณะประเภทตัวอย่าง - ARTE - 2025