การจำแนกประเภทรูปร่างของกาแล็กซี

การจำแนกกาแล็กซีตามลักษณะทางกายภาพเป็นระบบที่นักดาราศาสตร์ ใช้ ในการแบ่งกาแล็กซีออกเป็นกลุ่มต่างๆ โดยพิจารณาจากลักษณะที่ปรากฏ รูปร่าง โครงสร้าง และการกระจายแสง มีหลายระบบที่ใช้ในการจำแนกกาแล็กซีตามลักษณะทางกายภาพ โดยระบบที่มีชื่อเสียงที่สุดคือลำดับฮับเบิลซึ่งคิดค้นโดยเอ็ดวิน ฮับเบิลและต่อมาได้รับการขยายความโดยเจอราร์ด เดอ โวคูเลอร์และอัลลัน แซนเดจอย่างไรก็ตาม ปัจจุบันการจำแนกและลักษณะทางกายภาพของกาแล็กซีส่วนใหญ่ทำโดยใช้วิธีการคำนวณและลักษณะทางกายภาพของกาแล็กซี
ลำดับฮับเบิล

ลำดับฮับเบิลเป็นแผนการจำแนกประเภททางสัณฐานวิทยาสำหรับกาแล็กซีที่คิดค้นโดยเอ็ดวิน ฮับเบิลในปี 1926 [ 2 ] [ 3 ] มักเรียกกันทั่วไปว่า “ส้อมเสียงฮับเบิล” เนื่องจากรูปร่างที่แสดงตามธรรมเนียม แผนการของฮับเบิลแบ่งกาแล็กซีออกเป็นสามกลุ่มใหญ่ตามลักษณะที่มองเห็นได้ (เดิมทีบนแผ่นฟิล์มถ่ายภาพ ): [ 4 ]
- กาแล็กซีรูปวงรีมีการกระจายแสงที่เรียบและไม่มีลักษณะเฉพาะ และปรากฏเป็นรูปวงรีในภาพ พวกมันถูกแทนด้วยตัวอักษร "E" ตามด้วยจำนวนเต็มnซึ่งแสดงถึงระดับความรีของกาแล็กซีบนท้องฟ้า[ 5 ]ระดับความรีจำเพาะขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของแกนหลัก (a) ต่อแกนรอง (b) ดังนี้: [ 6 ]
- กาแล็กซีเกลียวประกอบด้วยจานแบนที่มีดาวฤกษ์ เรียงตัวเป็นโครงสร้าง เกลียว (โดยปกติจะมีสองแขน) และมีกลุ่มดาวฤกษ์กระจุกตัวอยู่ตรงกลางที่เรียกว่าบัลจ์ซึ่งมีลักษณะคล้ายกับกาแล็กซีรูปทรงรี กาแล็กซีเกลียวใช้สัญลักษณ์ "S" ประมาณครึ่งหนึ่งของกาแล็กซีเกลียวทั้งหมดพบว่ามีโครงสร้างคล้ายแท่งยื่นออกมาจากบัลจ์ตรงกลางกาแล็กซีเกลียวที่มีแท่ง เหล่านี้ ใช้สัญลักษณ์ "SB"
- กาแล็กซีเลนติคูลาร์ (กำหนดให้เป็น S0) ประกอบด้วยส่วนนูน กลางที่สว่างล้อม รอบด้วยโครงสร้างคล้ายจานที่ขยายออกไป แต่ต่างจากกาแล็กซีเกลียวตรงที่จานของกาแล็กซีเลนติคูลาร์ไม่มีโครงสร้างเกลียวที่มองเห็นได้ และไม่ได้สร้างดาวฤกษ์ในปริมาณมากอย่างมีนัยสำคัญ[ 7 ]

คลาสกว้างๆ เหล่านี้สามารถขยายออกไปเพื่อให้สามารถแยกแยะลักษณะที่ปรากฏได้ละเอียดขึ้น และครอบคลุมกาแล็กซีประเภทอื่นๆ เช่นกาแล็กซีไร้รูปร่างซึ่งไม่มีโครงสร้างปกติที่ชัดเจน (ไม่ว่าจะเป็นแบบจานหรือแบบวงรี) [ 4 ]
ลำดับฮับเบิลมักแสดงในรูปของส้อมสองง่าม โดยมีกาแล็กซีรูปวงรีอยู่ทางซ้าย (โดยระดับความรีจะเพิ่มขึ้นจากซ้ายไปขวา) และกาแล็กซีเกลียวแบบมีแถบและไม่มีแถบก่อตัวเป็นง่ามคู่ขนานสองง่ามของส้อมทางขวา กาแล็กซีรูปเลนส์จะอยู่ระหว่างกาแล็กซีรูปวงรีและกาแล็กซีเกลียว ณ จุดที่ง่ามทั้งสองมาบรรจบกันที่ "ด้ามจับ" [ 9 ]
จนถึงปัจจุบัน ลำดับฮับเบิลยังคงเป็นระบบที่ใช้กันทั่วไปในการจำแนกกาแล็กซี ทั้งในการวิจัยทางดาราศาสตร์ระดับมืออาชีพและในดาราศาสตร์สมัครเล่น [ 10 ] อย่างไรก็ตาม ในเดือนมิถุนายน 2019 นักวิทยาศาสตร์พลเมืองผ่านทางGalaxy Zooรายงานว่าการจำแนกประเภทฮับเบิลตามปกติโดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างแขนกังวลและนิวเคลียสกาแล็กซีในกาแล็กซีแบบกังวลอาจจำเป็นต้องได้รับการประเมินใหม่[ 11 ] [ 12 ]
ระบบ De Vaucouleurs





ระบบ de Vaucouleurs สำหรับการจำแนกกาแล็กซีเป็นส่วนขยายที่ใช้กันอย่างแพร่หลายของลำดับ Hubble ซึ่ง Gérard de Vaucouleursอธิบายไว้เป็นครั้งแรกในปี 1959 [ 13 ] De Vaucouleurs โต้แย้งว่าการจำแนก กาแล็กซีเกลียวแบบสองมิติของ Hubble ซึ่งอิงตามความแน่นของแขนเกลียวและการมีหรือไม่มีแถบนั้น ไม่ได้อธิบายรูปร่างของกาแล็กซีที่สังเกตได้อย่างเพียงพอ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เขาโต้แย้งว่าวงแหวนและเลนส์เป็นส่วนประกอบโครงสร้างที่สำคัญของกาแล็กซีเกลียว[ 14 ]
ระบบของเดอ วาคูเลอร์ยังคงใช้การแบ่งกาแล็กซีพื้นฐานของฮับเบิลออกเป็นกาแล็กซีรูปวงรีรูปเลนส์กาแล็กซีเกลียวและกาแล็กซีไร้รูปร่างเพื่อเสริมระบบของฮับเบิล เดอ วาคูเลอร์ได้นำเสนอระบบการจำแนกประเภทที่ซับซ้อนยิ่งขึ้นสำหรับกาแล็กซีเกลียว โดยอิงจากลักษณะทางสัณฐานวิทยา 3 ประการ: [ 15 ]
- กาแล็กซีถูกแบ่งออกตามการมีหรือไม่มีแถบกลาง เดอ วาคูเลอร์ได้แนะนำสัญลักษณ์ SA เพื่อแสดงถึงกาแล็กซีเกลียวที่ไม่มีแถบกลาง ซึ่งเป็นการเสริมการใช้ SB ของฮับเบิลสำหรับกาแล็กซีเกลียวที่มีแถบกลาง เขายังอนุญาตให้มีชั้นกลางที่เรียกว่า SAB ซึ่งประกอบด้วยกาแล็กซีเกลียวที่มีแถบกลางอ่อนๆ[ 16 ] กาแล็กซีรูปเลนส์ยังถูกจัดประเภทเป็นแบบไม่มีแถบกลาง (SA0) หรือมีแถบกลาง (SB0) โดยสัญลักษณ์ S0 สงวนไว้สำหรับกาแล็กซีที่ไม่สามารถบอกได้ว่ามีแถบกลางหรือไม่ (โดยปกติเนื่องจากมองจากขอบด้านหนึ่งไปยังอีกด้านหนึ่ง)
- วงแหวน กาแล็กซีแบ่งออกเป็นกาแล็กซีที่มีโครงสร้างคล้ายวงแหวน (ระบุด้วย '(r)') และกาแล็กซีที่ไม่มีวงแหวน (ระบุด้วย '(s)') กาแล็กซีที่เรียกว่า 'กาแล็กซีช่วงเปลี่ยนผ่าน' จะได้รับสัญลักษณ์ (rs) [ 16 ]
- แขนกังวล. เช่นเดียวกับในแผนผังดั้งเดิมของฮับเบิล กาแล็กซีแบบกังวลจะถูกจัดอยู่ในชั้นโดยพิจารณาจากความหนาแน่นของแขนกังวลเป็นหลัก แผนผังของเดอ โวคูเลอร์ขยายแขนของส้อมเสียงของฮับเบิลออกไปเพื่อรวมชั้นกังวลเพิ่มเติมอีกหลายชั้น: กาแล็กซีส่วนใหญ่ในสามกลุ่มนี้ถูกจัดอยู่ในประเภท Irr I ตามแผนการจำแนกเดิมของฮับเบิล นอกจากนี้ กลุ่ม Sd ยังมีกาแล็กซีบางส่วนจากกลุ่ม Sc ของฮับเบิล กาแล็กซีในกลุ่ม Sm และ Im เรียกว่ากาแล็กซีเกลียว "แมเจลแลน"และกาแล็กซีไร้รูปทรง ตามลำดับ ตามชื่อของเมฆแมเจลแลนเมฆแมเจลแลนขนาดใหญ่เป็นประเภท SBm ในขณะที่เมฆแมเจลแลนขนาดเล็กเป็นกาแล็กซีไร้รูปทรง (Im)
- Sd (SBd) – กลุ่มดาวที่มีแขนกระจัดกระจายและขาดตอน ประกอบด้วยกระจุกดาวและเนบิวลาแต่ละแห่ง มีส่วนนูนตรงกลางที่จางมาก
- Sm (SBm) – มีลักษณะไม่สม่ำเสมอ ไม่มีส่วนที่โป่งออกมา
- อิม – กาแล็กซีที่มีรูปร่างผิดปกติอย่างมาก
องค์ประกอบต่างๆ ของระบบการจำแนกประเภทจะถูกนำมารวมกัน — ตามลำดับที่ระบุไว้ — เพื่อให้ได้การจำแนกประเภทที่สมบูรณ์ของกาแล็กซี ตัวอย่างเช่น กาแล็กซีเกลียวที่มีแถบอ่อนๆ แขนที่พันกันอย่างหลวมๆ และมีวงแหวน จะถูกกำหนดให้เป็น SAB(r)c
ในเชิงภาพ ระบบของเดอ วาคูเลอร์สามารถแสดงได้ในรูปแบบสามมิติของส้อมเสียงของฮับเบิล โดยมีขั้นตอน (ความเป็นเกลียว) อยู่บน แกน xกลุ่ม (ความเป็นแท่ง) อยู่บน แกน yและความหลากหลาย (ความเป็นวงแหวน) อยู่บนแกนz [ 17 ]
ขั้นตอนฮับเบิลเชิงตัวเลข
De Vaucouleurs ยังได้กำหนดค่าตัวเลขให้กับกาแล็กซีแต่ละประเภทในแผนการของเขาด้วย ค่าของระยะฮับเบิลTมีค่าตั้งแต่ −6 ถึง +10 โดยตัวเลขติดลบจะสอดคล้องกับกาแล็กซีประเภทต้น (กาแล็กซีรูปวงรีและรูปเลนส์) และตัวเลขบวกจะสอดคล้องกับกาแล็กซีประเภทปลาย (กาแล็กซีเกลียวและกาแล็กซีไร้รูปทรง) [ 18 ]ดังนั้น โดยทั่วไปแล้ว ค่าT ที่ต่ำกว่า จะสอดคล้องกับสัดส่วนของมวลดาวฤกษ์ที่อยู่ในทรงกลม/ส่วนนูนที่มากกว่าเมื่อเทียบกับจาน การแมปโดยประมาณระหว่างอัตราส่วนมวลทรงกลมต่อมวลดาวฤกษ์ทั้งหมด (M /M ) และระยะฮับเบิลคือ M /M =(10−T) 2 /256 โดยอิงจากกาแล็กซีในท้องถิ่น[ 19 ]
กาแล็กซีรูปทรงรีแบ่งออกเป็นสาม 'ระยะ' ได้แก่ รูปทรงรีขนาดกะทัดรัด (cE) รูปทรงรีปกติ (E) และรูปทรงรีระยะปลาย (E + ) กาแล็กซีรูปทรงเลนส์ก็แบ่งย่อยออกเป็นประเภทระยะต้น (S−) ระยะกลาง (S0) และระยะปลาย (S+) เช่นกันส่วนกาแล็กซีไร้รูปทรงอาจเป็นประเภทไร้รูปทรงแมเจลแลน ( T = 10) หรือ 'ขนาดกะทัดรัด' ( T = 11)
| กล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลขั้นที่T | −6 | −5 | −4 | −3 | −2 | −1 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 9-10 | 10 | 11 | 12 | 13 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ชั้นเรียนเดอ วาคูเลอร์[ 17 ] | ซีอี | อี | อี+ | S0 − | S0 0 | S0 + | S0/a | ซา | ซาบ | สบ | เอสบีซี | สก | สคด | เอสดี | ส.ด. | สม | อิร | ฉัน | IRP | d ทรานส์ | dSph |
| คลาสฮับเบิลโดยประมาณ[ 20 ] | อี | เอส0 | S0/a | ซา | ซา-บ | สบ | สบ-ซี | สก | สก-เออร์ | อิร์ร ไอ | อิร อิล | ดี อี | dSph | ||||||||
การใช้ขั้นตอนเชิงตัวเลขช่วยให้สามารถศึกษาลักษณะทางกายภาพของกาแล็กซี ได้อย่าง เป็นปริมาณ มากขึ้น
แผนการของเยอร์เคส (หรือมอร์แกน)
ระบบ Yerkes ถูกสร้างขึ้นโดยนักดาราศาสตร์ชาวอเมริกันWilliam Wilson Morganร่วมกับPhilip Keenanมอร์แกนยังได้พัฒนาระบบ MK สำหรับการจำแนกประเภทดาวฤกษ์โดยใช้สเปกตรัม ระบบ Yerkes ใช้สเปกตรัมของดาวฤกษ์ในกาแล็กซี รูปร่าง (จริงและปรากฏ) และระดับความเข้มข้นของศูนย์กลางในการจำแนกประเภทกาแล็กซี[ 21 ]
| ประเภทสเปกตรัม | คำอธิบาย |
|---|---|
| เอ | ดาราระดับ A ที่โดดเด่น |
| เอเอฟ | ดาวเด่นระดับ A–F |
| เอฟ | ดาวเด่น |
| เอฟจี | ดาวเด่นระดับ F–G |
| จี | ดารา G ชื่อดัง |
| จีเค | ดาวเด่นกลุ่ม G–K |
| เค | ดารา K ชื่อดัง |
| รูปร่างกาแล็กซี | คำอธิบาย |
|---|---|
| บี | เกลียวแท่ง |
| ดี | สมมาตรแบบหมุนโดยไม่มีโครงสร้างเกลียวหรือวงรีที่เด่นชัด |
| อี | วงรี |
| เอพ | รูปทรงวงรีพร้อมระบบดูดฝุ่น |
| ฉัน | ไม่สม่ำเสมอ |
| แอล | ความสว่างพื้นผิวต่ำ |
| เอ็น | นิวเคลียสขนาดเล็กและสว่าง |
| เอส | เกลียว |
| ความโน้มเอียง | คำอธิบาย |
|---|---|
| 1 | กาแล็กซีคือ "มุมมองด้านหน้า" |
| 2 | |
| 3 | |
| 4 | |
| 5 | |
| 6 | |
| 7 | Galaxy เป็นภาพที่มองจากด้านข้าง |
ดังนั้น ตัวอย่างเช่นกาแล็กซีแอนโดรเมดาจึงถูกจัดประเภทเป็น kS5 [ 22 ]
สัณฐานวิทยาเชิงปริมาณ
พารามิเตอร์ทางสัณฐานวิทยาเชิงปริมาณถูกนำมาใช้ในทางดาราศาสตร์ตั้งแต่ปลายศตวรรษที่ 20 บทความในปี 1985 โดย SM Kent เป็นผู้ริเริ่มแนวคิดเรื่อง "ความเข้มข้น" เป็นครั้งแรก ซึ่งหมายถึงอัตราส่วนของรัศมีสองค่า โดยแต่ละค่าจะบรรจุส่วนหนึ่งของความสว่าง รวมของกาแล็กซี นิยามอย่างเป็นทางการของความเข้มข้นคือ
,
ที่ไหนและรัศมีที่บรรจุแสงทั้งหมด 80% และ 20% ที่วัดจากกาแล็กซีตามลำดับ[ 23 ]ในปี 1995 D. Schade และคณะได้พัฒนาพารามิเตอร์ความไม่สมมาตร ซึ่งเป็นการวัดฟลักซ์ที่เหลืออยู่หลังจากการหมุน 180 องศาและการลบภาพกาแล็กซี คำจำกัดความของความไม่สมมาตรคือ
,
ที่ไหนคือภาพที่เหลือหลังจากลบออกแล้วเป็นภาพต้นฉบับ[ 24 ]
ในปี 1998 ซิดนีย์ ฟาน เดน เบิร์กได้ตีพิมพ์หนังสือเกี่ยวกับสัณฐานวิทยาของกาแล็กซี ซึ่งเขาได้ตั้งคำถามถึงจุดอ่อนในลำดับฮับเบิลในฐานะแผนการจำแนกประเภท[ 25 ]งานวิจัยต่อมาได้เปิดเผยจุดอ่อนเพิ่มเติม ในปี 2003 คริสโตเฟอร์ คอนเซลิซได้กำหนดพารามิเตอร์ CAS อย่างเป็นทางการ ซึ่งเป็นชุดของพารามิเตอร์สัณฐานวิทยาเชิงปริมาณที่สามารถใช้เพื่อประมาณประเภทฮับเบิลของประชากรกาแล็กซีที่เรดชิฟต์ต่ำ[ 26 ]ในปี 2004 บทความโดยเจนนิเฟอร์ ลอตซ์พบว่าสัมประสิทธิ์ Giniเมื่อใช้ร่วมกับโมเมนต์ลำดับที่สองของฟลักซ์ที่สว่างที่สุด 20% ของกาแล็กซี (เรียกว่า M ) และพารามิเตอร์ CAS สามารถแยกแยะกาแล็กซีปกติออกจากกาแล็กซีที่รวมตัวกันได้[ 27 ]
ดูเพิ่มเติม
- แคตตาล็อกทางสัณฐานวิทยาของกาแล็กซี– แคตตาล็อกกาแล็กซี 30,642 แห่งของรัสเซีย
- แผนภาพสี-ความสว่างของกาแล็กซี– แผนภูมิแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความสว่างและมวลของระบบดาวขนาดใหญ่
- Galaxy Zoo – โครงการดาราศาสตร์ที่รวบรวมข้อมูลจากผู้คนจำนวนมาก
- วิลเลียม วิลสัน มอร์แกน– นักดาราศาสตร์ชาวอเมริกัน
- ฟริตซ์ ซวิคกี– นักดาราศาสตร์ชาวสวิส (ค.ศ. 1898–1974)
- พารามิเตอร์ CAS – แผนผังตัวบ่งชี้ทางสัณฐานวิทยาเชิงปริมาณ
- สัมประสิทธิ์จินี – ตัวชี้วัดความเหลื่อมล้ำทางเศรษฐกิจที่ใช้เป็นตัวบ่งชี้เชิงสัณฐานวิทยาด้วย
ลิงก์ภายนอก
- กาแล็กซีและจักรวาล – บทนำเกี่ยวกับการจำแนกประเภทกาแล็กซี
- แผนที่สัณฐานวิทยาของกาแล็กซีในย่านอินฟราเรดใกล้ โดยที.เอช. จาร์เร็ตต์
- โครงการ สำรวจกาแล็กซีใกล้เคียงด้วยรังสีอินฟราเรดของกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ (SINGS) กล้องโทรทรรศน์อวกาศ ฮับเบิล แบบ ส้อม เสียง
- ไปที่GalaxyZoo.orgเพื่อลองจำแนกประเภทกาแล็กซีด้วยตนเอง ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงการชุมชนเปิดของมหาวิทยาลัยอ็อกซ์ฟอร์ด