Морфологи́ческая классифика́ция гала́ктик — классификация галактик по их внешнему виду. Существуют различные схемы морфологической классификации галактик: среди них в качестве основной используется классификация Хаббла, которая довольно проста, но её достаточно, чтобы описывать основные свойства галактик.
В основе системы классификации Хаббла лежит разделение галактик на эллиптические, линзовидные, спиральные — с баром и без него — и неправильные, которые образуют последовательность, разделяющуюся на две части. Типы галактик, в свою очередь, делятся на подклассы: эллиптические — по степени видимой сплюснутости, а спиральные — по выраженности балджа относительно диска, углу закрутки спиральных рукавов и тому, насколько они гладкие или, наоборот, клочковатые. Данная схема в первоначальной форме была создана в 1926 году и оказалась достаточно удобной, кроме того, была обнаружена корреляция различных параметров галактики и её морфологического типа. Поэтому классификация Хаббла с небольшими изменениями широко используется до сих пор, а большинство используемых ныне схем классификации представляют собой дальнейшее её развитие.
Один из примеров доработанной схемы Хаббла — классификация Вокулёра — содержит несколько нововведений. В частности, в ней используется деление линзовидных галактик на подклассы по выраженности различных деталей, а спиральные галактики разделены на подклассы более тонко. Два дополнительных отдельных измерения в классификации составляют степень выраженности бара и кольца, так что классификацию Вокулёра можно представить в объёмном виде. Дополнительно в этой схеме могут быть обозначены такие структуры, как, например, внешние кольца и линзы.
Классификация ван ден Берга, также называемая DDO-классификацией, также основывается на схеме Хаббла. В схеме ван ден Берга линзовидные галактики рассматриваются не как переходный тип между эллиптическими галактиками и спиральными, а как отдельная последовательность, наравне со спиральными галактиками. Между этими двумя последовательностями выделяется последовательность анемичных галактик, которые от нормальных спиральных галактик отличаются нечётким, слабым спиральным узором. Подтипы линзовидных, анемичных и спиральных галактик определяются по степени выраженности балджа относительно диска. Кроме того, в схеме ван ден Берга выделяются различные классы светимости, поскольку между яркими и тусклыми галактиками также наблюдаются различия в морфологии.
В классификации Моргана, также называемой Йеркской системой, в первую очередь рассматривается спектральный тип галактики, соответствующий спектральным классам звёзд, а также тесно связанная с ним концентрация яркости к центру галактики. Спектральный тип, определяемый по этим показателям, коррелирует с типом галактики по Хабблу. В качестве вторичного параметра используется видимая форма галактики.
До создания системы Хаббла предлагались и другие схемы классификации, однако они по разным причинам не прижились. Общепринято выделяют и особые типы галактик, например, карликовые галактики, галактики с низкой поверхностной яркостью и пекулярные галактики.
Общие сведения
Наблюдаемые формы галактик довольно разнообразны, и разделение их на классы по морфологии может быть полезным для дальнейшего исследования этих объектов. Существует множество схем морфологической классификации галактик, но общепринятой и в то же время достаточно детальной среди них нет. Классификация Хаббла довольно проста, но её достаточно для того, чтобы описывать основные свойства галактики, поэтому она остаётся основной схемой.
Внешний вид одной и той же галактики может сильно различаться на изображениях с разной глубиной или в разных диапазонах длин волн. При сравнении изображений разных галактик и их классификации нужно это учитывать: например, спиральные рукава галактик хорошо выделяются в одних фотометрических полосах и плохо — в других. Обычно схемы классификации галактик основываются на их изображениях в оптическом диапазоне. При этом нужно учитывать, что сравнение галактик друг с другом должно производиться по собственному излучению галактики: например, если галактика с красным смещением наблюдается в фотометрической полосе R, то для того, чтобы сравнить с ней галактику из ближней Вселенной, необходимо использовать её изображение в полосе U — в более коротких волнах. Очень удалённые галактики наблюдаются такими, какими они были миллиарды лет назад, в ранней Вселенной, поэтому они имеют неправильную, асимметричную форму, так что для них могут использоваться другие схемы классификации.
Как правило, схемы классификации предусматривают, что класс галактики определяется субъективно, а не по количественному измерению их параметров. Это нередко приводит к тому, что разные астрономы, определяя типы галактик независимо друг от друга, относят одну и ту же галактику к разным, хотя и близким классам. Несмотря на эту нестрогость, различные схемы классификации широко применяются. Для массовой классификации галактик могут использоваться средства гражданской науки, например, с такой целью создан проект Galaxy Zoo. Кроме того, существуют и компьютерные программы, определяющие морфологический тип галактик.
+Основные схемы классификации галактикСхемаКритерии классификацииНекоторые обозначенияПримеры классификацииХабблаУгол закрутки и клочковатость спиральных рукавов, выраженность балджа относительно диска, наличие бараE, S0, S, SB, Irr;
a, b, cM87: E1
M31: Sb
M101: Sc
БМО: Irr IВокулёраУгол закрутки спиральных рукавов, выраженность балджа относительно диска, наличие бара и кольцаE, S0, S, SB, I;
a, b, c, d, m;
(r), (s)M87: E1P
M31: SA(s)b
M101: SAB(rs)cd
БМО: SB(s)cван ден БергаКоличество молодых звёзд в диске, степень концентрации яркости в центре, выраженность и длина спиральных рукавов, наличие бараE, S0, A, S, Ir;
B;
a, b, c;
I, II…VM87: E1
M31: Sb I—II
M101: Sc I
БМО: Ir III—IVМорганаСтепень концентрации яркости в центре, цвет и спектр, однородность, наличие бараk, g, f, a;
E, R, D, S, B, IM87: kE1
M31: kS5
M101: fS1
БМО: afI2
Классификация Хаббла
Первую систему классификации, которая стала общепринятой, создал Эдвин Хаббл в 1926 году, позднее она была названа именем её создателя. Типы галактик в данной схеме образуют последовательность, которая разделяется на две ветви, поэтому её также называют «камертон Хаббла».
В системе классификации Хаббла первоначально выделялись эллиптические, спиральные и неправильные галактики, которые в свою очередь делились на подклассы (см. ниже). В эллиптических галактиках (E) практически никогда не наблюдается деталей структуры, а только постепенное увеличение яркости к центру, в то время как в спиральных на фоне диска присутствуют более яркие спиральные рукава. В классификации Хаббла разделяются спиральные галактики с баром (перемычкой в центре, обозначаются SB) и без него (обозначаются S). Неправильные галактики (Ir или Irr) имеют асимметричную, клочковатую форму. Позднее, в 1936 году, Хаббл добавил линзовидные галактики (S0), которые имеют форму диска, но лишены спиральных рукавов. При этом предполагается, что переход между различными типами галактик плавный.
Эллиптические галактики делятся на подтипы от E0 до E7, которые различаются степенью видимой эллиптичности: галактики, имеющие круглую форму, относятся к подтипу E0, а наиболее сплюснутые — E7. При отношении размеров малой и большой полуоси галактики номер её подтипа равняется , так что, например, у галактики E5 большая полуось вдвое больше, чем малая. Эллиптических галактик, более сплюснутых, чем E7, не существует.
Спиральные галактики делятся на подтипы Sa, Sb, Sc или, для галактик с баром, SBa, SBb, SBc. Спиральную галактику относят к одному из этих классов на основе выраженности балджа относительно диска, угла закрутки спиральных рукавов и их клочковатости. Эти параметры частично коррелируют друг с другом: галактики типа Sa и SBa имеют крупные балджи, туго закрученные и гладкие спиральные рукава, а галактики типа Sc и SBc — небольшие балджи и раскрытые, клочковатые спиральные рукава. Типы Sb и SBb имеют промежуточные характеристики.
Неправильные галактики делятся на два подтипа: Irr I и Irr II. К галактикам типа Irr I относят объекты, в которых наблюдаются яркие участки, содержащие звёзды классов O и B, а к Irr II — неправильные галактики с более гладкой структурой.
В последовательности Хаббла принято помещать эллиптические галактики в левой части, а два типа спиральных — в правой: в одной ветви спиральные галактики с баром, в другой — без бара. Линзовидные галактики расположены между эллиптическими и спиральными — на «раздвоении» последовательности, а неправильные галактики обычно в последовательность не включают. Разные типы галактик могут называть «ранними» (E, S0, Sa) или «поздними» (Sc, Irr). Такая терминология — след устаревших представлений об эволюции галактик: считалось, что галактики эволюционируют вдоль последовательности, из эллиптических становятся спиральными, а затем неправильными. В частности, галактики классов Sa и SBa называют спиральными галактиками раннего типа, Sc и SBc — позднего типа, а Sb и SBb — промежуточного типа.
Оценка системы и идеи развития Схема Хаббла оказалась достаточно удобной, поэтому с небольшими изменениями она широко используется до сих пор, а большинство ныне используемых схем классификации представляют собой дальнейшее развитие схемы Хаббла. Кроме того, с морфологическим типом галактики по Хабблу коррелируют различные физические параметры галактик. Например, у галактик более поздних типов показатели цвета в среднем более голубые, поверхностная яркость ниже, а доля нейтрального водорода в общей массе — больше, чем у галактик ранних типов. Наблюдается также корреляция между морфологическим типом и окружением галактики: в плотном окружении, например, в скоплениях галактик, чаще встречаются эллиптические и линзовидные галактики, чем в изоляции.
Однако схема Хаббла всё же имеет недостатки и неточности, так что разные астрономы предпринимали попытки её улучшить. Например, подклассы эллиптических галактик в целом не коррелируют с какими-либо физическими параметрами, а отражают в первую очередь наклон галактики к лучу зрения. Классификация спиральных галактик оказалась неполной и не отражающей всего разнообразия структур этих объектов.
Хаббл после 1936 года также работал над улучшением своей схемы, однако он так и не опубликовал каких-либо окончательных результатов. В 1961 году Аллан Сэндидж, с учётом промежуточных результатов Хаббла на основании его записей, опубликовал «Хаббловский атлас галактик». Получившуюся систему иногда называют системой Хаббла — Сэндиджа.
Классификация эллиптических галактик
Одно из направлений, в котором развивали систему Хаббла, было связано с классификацией эллиптических галактик. Например, и Ральф Бендер в 1996 году обнаружили, что характеристики эллиптических галактик коррелируют с отклонением формы этих галактик от эллиптической. Форма галактики может быть «дискообразной» () и «коробкообразной» (): в первом случае наблюдается избыток яркости вдоль большой и малой оси эллипса, который приблизительно описывает форму галактики, а во втором случае — избыток яркости вдоль биссектрис к этим осям. В более строгой, количественной форме это выражается величиной одного из слагаемых при разложении формы изофот в ряд Фурье.
Эллиптические галактики дискообразной формы заметно вращаются, имеют умеренные светимости, ядра у них не слишком выражены. Они имеют собственную форму сплюснутого двухосного эллипсоида, а распределение скоростей звёзд в них изотропное. Коробкообразные эллиптические галактики более крупные, практически не вращаются, а ядро у них выражено достаточно чётко. По форме они близки к трёхосным эллипсоидам, что связано с анизотропией распределения скоростей в них. Коробкообразные галактики составляют более ранний морфологический тип, чем дискообразные, и, по всей видимости, эти два типа объектов имеют разную природу.
Классификация линзовидных галактик