ELLIPTISCHE STERRENSTELSELS: FORMATIE, KENMERKEN, TYPEN, VOORBEELDEN - ARTE - 2025

De elliptische sterrenstelsels zijn ellipsvormige astronomische objecten. Binnenin herbergen deze sterrenstelsels miljoenen sterren, planeten, wat gas, stof en een overvloed aan donkere materie, allemaal met elkaar verbonden dankzij de zwaartekracht.

Ze missen een duidelijke structuur en hun helderheid is vrij uniform, aangezien de sterren gelijkmatig zijn verdeeld naar de randen, waar het licht soepel verspreidt in de vorm van een zeer zwakke halo.

Figuur 1. Het heldere elliptische sterrenstelsel NGC 3610 in het sterrenbeeld Grote Beer, gezien door de Hubble-telescoop. Bron: Wikimedia Commons.

Vorming en evolutie

Astrofysici dachten aanvankelijk dat een grote ineenstorting de aanleiding was voor een elliptisch sterrenstelsel, dat aanleiding gaf tot intense stervorming die uiteindelijk stopte. Deze hypothese wordt ondersteund door het feit dat de sterrenpopulatie van deze sterrenstelsels ouder is dan die van de andere typen.

Aan de andere kant is er in elliptische sterrenstelsels heel weinig gas en stof, wat bekend staat als interstellaire materie, wat precies de grondstof is die nodig is bij de vorming van nieuwe sterren.

Maar de huidige waarnemingen bevestigen dat melkwegstelsels ondanks hun schijnbare stabiliteit niet statisch zijn. De zwaartekracht zorgt ervoor dat ze actief met elkaar omgaan wanneer de gelegenheid zich voordoet.

Om deze reden heerst momenteel de hypothese dat elliptische sterrenstelsels verschillende oorsprong hebben en dat sterrenstelsels met andere vormen na verloop van tijd waarschijnlijk elliptisch zullen worden.

De zwaartekracht kan botsingen veroorzaken die uiteindelijk tot een fusie leiden. Gebeurtenissen van een dergelijke omvang zijn niet ongebruikelijk, aangezien de zwaartekracht de deuren voor deze mogelijkheid opent. Bovendien worden elliptische sterrenstelsels vaak gevonden in het midden van galactische clusters, waar er een mogelijkheid is om materiaal op te vangen en samen te smelten met andere sterrenstelsels.

Figuur 2. Deze twee samenvloeiende sterrenstelsels staan ​​bekend als "The Mice". Ze zijn in het sterrenbeeld Coma Berenice. Bron: Wikimedia Commons, NASA, H. Ford (JHU), G. Illingworth (UCSC / LO), M. Clampin (STScI), G. Hartig (STScI), het ACS Science Team en ESA

Dit wordt bevestigd door het feit dat jonge blauwe sterren zijn gedetecteerd in sommige elliptische sterrenstelsels - blauwe dwergstelsels - waaruit blijkt dat ze niet helemaal verstoken zijn van interstellaire materie.

Er is ook gesuggereerd dat wanneer spiraalstelsels hun grondstof opgebruiken, ze evolueren naar een lenticulaire vorm, dat wil zeggen een schijfvorm zonder spiraalarmen. Opeenvolgende botsingen met andere sterrenstelsels zouden leiden tot het verlies van de schijf en de transformatie in een ellipsoïde.

Algemene karakteristieken

Om een ​​benadering te krijgen van de afmetingen in het universum, zijn de afstandseenheden die gewoonlijk op aarde worden gebruikt niet geschikt. In de astronomie worden het lichtjaar, de parsec (pc) en de kiloparsec (kpc) algemeen gebruikt:

1 kpc = 1000 pc = 3300 lichtjaar

Bij het meten van de massa van objecten zo groot als sterrenstelsels, wordt de eenheid zonnemassa gebruikt, die wordt aangeduid als M☉ equivalent aan 2 x 10 ^ 30 kg.

Met betrekking tot de algemene kenmerken van elliptische sterrenstelsels is het duidelijk dat het meest onderscheidende hun vorm is, variërend van bijna bolvormig tot zeer afgeplatte ellipsoïden.

Zoals aan het begin uitgelegd, zijn elliptische sterrenstelsels erg ongestructureerd. Ze hebben een vrij regelmatige distributie van ellipsvormige vorm en zijn omgeven door een zwakke lichtgevende halo, in meer of mindere mate. Ze missen een schijf of een andere structuur die opmerkelijk opvalt.

Ze kunnen satellietstelsels hebben, veel kleinere sterrenstelsels die onder hun zwaartekrachtdominantie staan, hoewel dit niet uniek is voor elliptische sterrenstelsels, omdat onze Melkweg, een balkspiraalstelsel, de Magelhaense Wolken als satellieten heeft.

Sommige hebben ook bolvormige sterclusters, die kunnen worden aangezien voor elliptische dwergstelsels. In termen van kinematica volgen de sterren waaruit een elliptisch sterrenstelsel bestaat, de neiging om gecompliceerde banen te volgen en wordt aangenomen dat het impulsmoment van de melkweg van geringe omvang is.

Massa en afmetingen

Er is veel variatie in grootte. Omdat ze weinig interstellair gas en stof bevatten, is de massa van een elliptisch sterrenstelsel een stellaire massa. Het aantal sterren kan variëren van een paar miljoen sterren tot een miljoen miljoen sterren.

Schattingen tot nu toe laten diameters zien van 1-200 kpc en in uitzonderlijke gevallen 1 Megaparsec - ongeveer 3 miljoen lichtjaar.

Normaal gesproken ligt de massa in het bereik van 10 ^ 6-10 ^ 13 M☉. Kleine elliptische sterrenstelsels, ook wel dwergstelsels genoemd, zijn overvloedig aanwezig in de buurt van ons Melkwegstelsel.

Aan het andere uiterste bevinden zich de gigantische elliptische sterrenstelsels, met een buitengewone helderheid. In feite heeft deze klasse de grootste bekende sterrenstelsels, die zich over het algemeen in het centrum van clusters van sterrenstelsels bevinden, dus ze danken hun immense grootte waarschijnlijk aan het samensmelten met naburige sterrenstelsels.

Soorten

Astronoom Edwin Hubble classificeerde sterrenstelsels volgens hun vorm en stelde vijf basispatronen vast. De classificatie omvat: elliptische, lenticulaire, spiraalvormige, gestreepte en onregelmatige spiralen. De meeste sterrenstelsels, ongeveer 90%, zijn elliptisch of spiraalvormig.

Hubble plaatste elliptische sterrenstelsels aan het begin van zijn classificatieschema, en noemde ze "sterrenstelsels van het vroege type" omdat hij geloofde dat ze later evolueerden naar andere vormen.

Als a de halve lange as is en b de halve korte as van de ellips, wordt de ellipticiteit e gegeven door:

E = 1 - b / a

E is een indicatieve maat voor hoe afgeplat de ellips is, bijvoorbeeld als a en b erg dichtbij zijn, is het quotiënt b / a ongeveer 1 en is de ellipticiteit nul, wat resulteert in een bolvormig sterrenstelsel.

De hoogst geaccepteerde waarde voor E is 3 en in de Hubble-classificatie wordt de eerste plaats links ingenomen door bolvormige sterrenstelsels, die worden aangeduid als E0, gevolgd door de tussenliggende typen E1, E2, … totdat ze EN bereiken, waarbij N = 10 (1- b / a).

De vlakste die bekend zijn reiken tot E7, omdat boven deze waarde de structuur van het sterrenstelsel verloren gaat.

Hubble wijzigde zelf zijn oorspronkelijke classificatie toen er meer informatie binnenkwam. Dat deden andere astrofysici ook om nieuwe functies toe te voegen naast de louter ellipsvormige vorm. Hiervoor werden naast kleine letters ook andere letters gebruikt.

Elliptische vierkante (boxy) en schijfvormige (disky) sterrenstelsels

Buiten de Hubble-reeks stelden Ralf Bender en zijn medewerkers in 1988 twee nieuwe termen voor om elliptische sterrenstelsels te classificeren, die niet alleen rekening houden met de vorm, maar ook met andere zeer belangrijke kenmerken.

Op deze manier werden ze gegroepeerd in "boxy" en "disky", die respectievelijk worden vertaald in vierkant en schijfvormig. Deze classificatie werd gemaakt rekening houdend met de isofotische lijnen, die punten met dezelfde helderheid op het galactische oppervlak verbinden.

Interessant is dat deze lijnen geen elliptische vorm volgen. In sommige sterrenstelsels zijn ze nogal rechthoekig en in andere hebben ze de vorm van een schijf, vandaar de naam.

De vierkante hebben een grotere helderheid, zijn groter en actiever, in de zin dat ze zowel radiobronnen als röntgenstralen hebben, de schijfvormige zijn in dit opzicht rustiger en hun helderheid is lager.

Dus zelfs met dezelfde classificatie in de Hubble-reeks, kunnen twee elliptische sterrenstelsels verschillende kenmerken hebben als een van hen vierkant of vierkant is en de andere disky of schijfvormig. Deze zouden een hogere rotatie hebben, terwijl de boxy het resultaat zou kunnen zijn van vele fusies en galactische interacties.

Elliptische sterrenstelsels van het cD-type

Het zijn elliptische sterrenstelsels die zo kolossaal zijn dat je ze niet kunt missen als het om het onderwerp gaat. Ze kunnen 1 megaparsec breed zijn en worden in het midden van galactische clusters gevonden.

Hun grootte is waarschijnlijk te wijten aan het feit dat ze het resultaat zijn van het samengaan van verschillende sterrenstelsels: tussen 10 ¹³ en 10 ¹⁴ M☉. Ze hebben een zeer heldere centrale kern en herbergen honderdduizenden bolvormige sterrenhopen. Bovendien wordt aangenomen dat ze een grote hoeveelheid donkere materie bevatten, nodig om uit te leggen dat het samenhangend blijft.

Figuur 3. Vergelijking van sterrenstelsels waarin het kolossale elliptische sterrenstelsel IC 1101 opvalt Bron: Wikimedia Commons.

De grootste tot nu toe is IC 1101 in de cluster Abell 2029, in het sterrenbeeld Maagd. Het werd ontdekt door William Herschel in 1790 en een maximale diameter van 6 miljoen lichtjaar wordt geschat.

Omdat de kern extreem actief is, lijkt het niet waarschijnlijk dat er levensvormen in leven, of in ieder geval niet zoals we die op aarde kennen.

Voorbeelden

Elliptische sterrenstelsels worden meestal gevonden in het midden van clusters van sterrenstelsels, die associaties zijn van min of meer grote sterrenstelsels. In het sterrenbeeld Maagd en in Coma Berenice zijn er opmerkelijke clusters.

Omdat de meeste sterrenstelsels zo ver weg zijn, is het voor het oog vrij moeilijk om ze te identificeren, maar met telescopen of zelfs een verrekijker van goede kwaliteit is het mogelijk om alle soorten sterrenstelsels te onderscheiden.

Op het net zijn er veel kaarten, evenals toepassingen om astronomische objecten te ontdekken. De sterrenstelsels hebben meestal geen eigennamen, op enkele uitzonderingen na zoals de Melkweg, Andromeda, het Whirlpool- of Whirlpool-sterrenstelsel en het Sombrero-stelsel.

De meeste worden aangeduid met een cataloguscode: de Messier (M) -catalogus, de NGC of New General Catalogue, en de IC Index Catalogue, voor het acroniem in het Engels.

Galaxy M87

Het stellaire object dat bekend staat als M87 (of NGC 4486) behoort tot de cluster van sterrenstelsels in het sterrenbeeld Maagd. Het is een van de elliptische sterrenstelsels die het dichtst bij de aarde staan, zo'n 53 miljoen lichtjaar van ons vandaan, en is van het boxy-type dat in de vorige sectie is beschreven. Het heeft een zeer actieve kern in termen van radiofrequentie en plasma-emissie.

Het is ongeveer tweemaal de massa van onze Melkweg, donkere materie niet meegerekend. Als dit kon worden gedetecteerd, zou M87 ongeveer 200 keer massiever blijken te zijn dan de Melkweg. In M87 zijn ongeveer 12.000 bolvormige sterrenhopen geïdentificeerd.

Figuur 4. elliptisch sterrenstelsel M87 gezien met de Hubble-telescoop. Bron: Wikimedia Commons.

M87 zendt een straal materie uit van ongeveer 5.000 lichtjaar lang, vermoedelijk afkomstig uit een kolossaal zwart gat omgeven door heet materiaal dat niet precies in het midden staat.

Galaxy M32

Dit is een dwerg elliptisch sterrenstelsel dat Andromeda vergezelt, in het sterrenbeeld met dezelfde naam. Omdat het erg compact is en rond een zeer massief object draait, suggereren sommige experts dat het de kern is van een oud sterrenstelsel dat is uiteengereten door een of andere zwaartekracht.

Figuur 5. De figuur toont het Andromeda-spiraalstelsel, en het kleine elliptische sterrenstelsel M32 is de kleine stip links van het midden. Bron: Wikimedia Commons. Torben Hansen

Het is mogelijk dat het in de oudheid in botsing kwam met Andromeda zelf, en in de afbeeldingen kun je zien hoe de buitenste sterren van M32 onverbiddelijk naar hun grotere buur worden getrokken.

Referenties

1. Carroll, B. An Introduction to Modern Astrophysics. 2e. Editie. Pearson. 874-1037.
2. Heelal. Hersteld van: es.wikipedia.org
3. Hoe het werkt. 2016. Book of Space. 8e. Ed. Imagine Publishing Ltd. 134-150.
4. De sterrenstelsels. Hersteld van: astrofisica.cl/astronomiaparatodos.
5. Mutlaq, J. Elliptical Galaxies. Opgehaald van: docs.kde.org.
6. Oster, L. 1984. Modern Astronomy. Redactioneel Reverté. 315-394.
7. Pasachoff, J. 1992. Sterren en planeten. Peterson veldgidsen. 148-154.
8. Wikipedia. Elliptisch sterrenstelsel M87. Hersteld van: es.wikipedia.org.