Elliptiline galaktika — definitsioon, omadused ja teke

Elliptiline galaktika — avasta selle kuju, vanade tähtede koosseis, tekkemehhanismid ja roll galaktikakogumites. Põhjalik ülevaade omadustest ja tekkest.

Elliptiline galaktika on galaktika, mille heledusjaotus ja tähejaotus on peaaegu sümmeetriliselt ellipsikujuline ning millel puuduvad selged spiraalharud või õõnsad kettad. Need moodustavad ühe kolmest põhilisest galaktikatüübist, mida Edwin Hubble kirjeldas 1936. aastal; teised põhiklassid on spiraal- ja läätsedega galaktikad. Elliptiliste galaktikate heledusprofiil on sageli sile ja ilma tugeva struktuurita.

Kuju, suurus ja klassifikatsioon

Elliptiliste galaktikate kuju võib varieeruda peaaegu kerakujulisest (peaaegu sfääriline) kuni tugevalt lamedani; Hubble klassifikatsioonis tähistatakse seda sageli klassidega E0 kuni E7 vastavalt kuju elliptiivsusele. Suurus varieerub väikestest kääbuselliptilistest (dwarf ellipticals) kuni hiiglaslike ülielliptilisteni, mille mass võib ulatuda sadadest miljonitest kuni üle triljoni tähe. Mõned massiivsed elliptilised galaktikad, eriti klastrite keskustes, jagavad tunnuseid nn cD-galaktikatega (keskmisest suuremad ja hajusamad). Läätsekujulisi galaktikaid (S0) peetakse eraldiseisvaks rühmaks, kuid neid ja elliptilisi kutsutakse sageli ühiselt “varajase tüübi” galaktikateks (ETG), mis tuleneb Hubble'i jadast.

Heledusprofiil ja tähejaotus

Elliptiliste galaktikate pinnakaar on sageli hästi kirjeldatav de Vaucouleurs' R^(1/4)-seaduse või üldisema Sersić'i funktsiooniga; Sersić'i indeks on tihti suurem kui spiraalgalaktikatel, mis peegeldab keskosa tugevat heledust. Tähtede jaotuse poolest on elliptilised galaktikad tihti siledamad ja vähem struktureeritud kui spiraalid.

Staaripopulatsioon ja gaas

• Enamik elliptilisi galaktikaid koosneb vanematest, väikese massiga tähtedest — nende staaripopulatsioon on sageli mitu miljardit aastat vana ja punasema värvusega kui spiraalide nooremad tähed.
• Galaktikates on tähtedevaheline keskkond tavaliselt hõre ja tähtede moodustumise aktiivsus on minimaalne — seetõttu pole seal palju uusi siniseid tähti.
• Sageli esineb kuuma, röntgenikiirgavat gaasi halo, eriti massiivsetes elliptilistes galaktikates ja klastrikeskustes, mis näitab tugevat gravitatsioonilist potentsiaali ja olemasolu pimedatainet (dark matter).

Globulaarkobarad ja mustad augud

Paljusid elliptilisi galaktikaid ümbritseb suur arv kerakujulisi kobaraid (globular clusters), mis peegeldavad rikkaid varasemaid moodustumis- ja liitumisprotsesse. Samuti sisaldavad paljud elliptilised galaktikad massiivseid, tsentraalsetes piirkondades paiknevaid supermassiivseid mustu auke, mis võivad tekitada aktiivsust (radio- ja röntgeni-jetid) — kuulus näide on M87 clusteri keskne galaktika.

Kus neid leidub ja osakaal

Elliptilisi galaktikaid leidub sageli galaktikakogumite ja klastrite keskustes; keskkond soodustab kokkupuuteid ja liitumisi, mis võivad elliptilist tüüpi tekitada. Arvatakse, et näiteks Virgo superhulgast moodustavad elliptilised galaktikad ligikaudu 10–15% galaktikatest, kuid klastrites ja tihedamates keskkondades on nende osakaal suurem kui soojema, harvemas keskkonnas. Üldiselt ei ole elliptilised galaktikad universumis kõige sagedasem tüüp, kuid domineerivad tihedates aglomeratsioonides.

Erinevad alamliigid ja omadused

• Tavalised (giant) elliptilised — väga massiivsed, kõrge Sersić indeksi ja sujuva profiiliga.
• Kääbuselliptilised (dE) — väiksemad, madalama massiga ja sageli klastrites ülirohkemad.
• Boxy vs. discy — osadel elliptilistel galaktikatel on kuju- ja kinemaatilised erinevused: mõnel on “boxy” (kastjas) iseloom, teisel “discy” (ketta-laadne) tunnus, mis peegeldab nende tekkemehhanisme.

Teke ja arengustsenaariumid

Elliptiliste galaktikate teke on aktuaalne uurimisteema ja tõenäoliselt mitmetahuline. Peamised mudelid hõlmavad:

• Kuivad liitumised (dry mergers) — kaks gaasi- ja tähtedeta rikkamat galaktikat liituvad, moodustades suurema elliptilise galaktika; see selgitab vanade tähepopulatsioonide domineerimist.
• Märjad liitumised (wet mergers) — gaasirikkad kokkupõrked võivad tekitada lühiajalisi tähetekke laineid, ent järelresultaadiks võib tekkida elliptiline süsteem.
• Monoliitne kollaps — varasemalt pakuti, et suurad galaktikad tekkisid kiirest üheainsa kokkupõrke-eelse gaasi kokkuvarisemisest; tänased andmed viitavad pigem hierarhilisele moodustumisele kombinatsioonis kiire varajase tähetekke faasiga.

Tõendid liitumiste kasuks on nähtavad näiteks shell- ja tidal-mustrites, kinemaatilistes ebakorrapärasustes ning globulaarkobarde aldises jaotuses.

Vaatluslikud märgised ja tähtsus

• Elliptilised galaktikad paiknevad sageli punases osas värv-säritus diagrammis (color-magnitude diagram), mis peegeldab vanu ja metalleerunud tähepopulatsioone.
• Nende struktuuri ja kinemaatika kirjeldavad seosed, nagu Fundamental Plane (lahterdus tõttu tähenduslike proportsioonide vahel kiiruse dispersiooni, heledus ja pool-läbimõõt), aitavad mõista galaktikate massijaotust ja evolutsiooni.
• Massiivsetes elliptilistes galaktikates on sageli rikas röntgenkiirgav halo ja mõnikord aktiivsed tuumikud (AGN), mis mõjutavad gaasi ja jätkuva tähtede moodustumise takistamist.

Kokkuvõte

Elliptiline galaktika on vanade tähtedega, struktuurilt siledam ja vähem aktiivne galaktika, mis sageli asub klastrikeskustes ja on tekkinud liitumiste ning keerukate evolutsiooniprotsesside kaudu. Kuigi need galaktikad ei domineeri kogu universumis, mängivad nad olulist rolli galaktikate hierarhias ja klastrite dünaamikas ning annavad võtmeinfo galaktikate moodustumise ja massijaotuse kohta.

Küsimused ja vastused

K: Mis on elliptiline galaktika?

K: Kes kirjeldas algselt kolme peamist galaktikatüüpi?

K: Millised on kaks muud galaktikatüüpi peale elliptiliste?

K: Kui suur võib olla elliptiline galaktika?

K: Kas elliptiliste galaktikate sees olevad tähed on nooremad või vanemad kui spiraalgalaktikate sees olevad tähed?

K: Milline on elliptiliste galaktikate tüüpiline tähtede moodustumise aktiivsus?

K: Kui sagedased on varajase tüübi (elliptilised ja läätsekujulised) galaktikad võrreldes teiste galaktikatega universumis üldiselt?

Otsing