Date post: | 02-May-2015 |
Category: |
Documents |
Upload: | vittorino-fede |
View: | 217 times |
Download: | 4 times |
11
Morfologia e classificazione Morfologia e classificazione delle galassiedelle galassie
Enrico Maria CorsiniDipartimento di Astronomia
Università di Padova
Lezioni del corso di Astrofisica I V.O.A.A. 2003-2004
22
SommarioSommario Cenni storiciCenni storici
Scopo delle classificazioni morfologicheScopo delle classificazioni morfologiche
Classificazione morfologica di HubbleClassificazione morfologica di Hubble
Classificazione morfologica di de Vaucouleurs Classificazione morfologica di de Vaucouleurs
Classificazione morfologica di Vorontsov-VelyaminovClassificazione morfologica di Vorontsov-Velyaminov
Classificazione morfologica di van den BerghClassificazione morfologica di van den Bergh
Classificazione morfologica di ArpClassificazione morfologica di Arp
Classificazione morfologica delle galassie attiveClassificazione morfologica delle galassie attive
Classificazione delle galassie ad alto redshiftClassificazione delle galassie ad alto redshift
33
Galileo (1564-1642): natura stellare della Via Lattea
I. Kant (1724-1804), E. Swedenborg (1688-1772), T. Wright (1711-1786): speculazioni filosofiche sugli universi isola
W. Herschel (1738-1822): General Catalog of Nebulae, forma della Via Lattea
H. Shapley (1885-1972): posizione eccentrica del Sole
H. Curtis (1872-1932): nebulose extragalattiche
E. Hubble (1889-1953): distanza M31 (1924)
Cenni storiciCenni storici
44
La classificazione morfologica è il primo passo verso la comprensione fisica delle galassie (anche ad alto redshift)
La morfologia è correlata con molte delle proprietà globali delle galassie (a.e. popolazioni stellari, momento angolare, tasso di formazione stellare, contenuto di gas, ambiente)
Riprodurre la varietà delle forme osservate è uno degli obbiettivi principali di tutte le teorie di formazione ed evoluzione delle galassie
Scopo delle classificazioni morfologicheScopo delle classificazioni morfologiche
55
Le classificazioni morfologiche (a.e. Hubble, de Vaucouleurs, Vorontsov-Velyaminov, [van den Bergh], Arp):
si basano sulla analisi (soggettiva) delle immagini (lastre fotografiche in banda B, immagini CCD in NIR)
sono limitate da effetti di risoluzione, profondità e banda passante delle immagini analizzate
dipendono dai criteri di classificazione adottati
Limiti delle classificazioni morfologicheLimiti delle classificazioni morfologiche
66
M81
77
M81 (NGC 3031)
UV Ottico IR
88
Introdotta da Hubble nel 1926 (E-S-Irr)
Perferzionata da Hubble nel 1936 (E-S0-S-Irr)
Descritta e illustrata nel The Hubble Atlas of Galaxies (Sandage 1961)
Applicata a 1200 galassie del A Revised-Shapley Ames Catalog of Bright Galaxies (Sandage & Tammann 1981)
Trova la sua esposizione finale nel The Carnegie Atlas of Galaxies (Sandage & Bedke 1994)
Classificazione morfologica di HubbleClassificazione morfologica di Hubble
99
È la classificazione più usata e fornisce la terminologia di base
Hubble distigue le galassie in quattro famiglie:
- galassie ellittiche (E)
- galassie lenticolari normali (S0) e barrate (SB0)
- galassie a spirale normali (S) e barrate (SB)
- galassie irregolari (Irr)
e le colloca lungo cosiddetto diagramma a diapason (tuning-fork diagram)
Hubble: tipi morfologiciHubble: tipi morfologici
1010
M87 (NGC 4486) E0
1111
NGC 3384 S0 NGC 4596 SB0
1212
M63 (NGC 5055) Sb NGC 1365 SBb
1313
Sextans A Irr I M82 (NGC 3034) Irr II
1414
Hubble: diagramma a diapasonHubble: diagramma a diapason
1515
Irr I
Irr II
Ellittiche Lenticolari Spirali Irregolari
1616
Forma (apparente) ellittica
Struttura diffusa con poca evidenza di gas e polveri
I sottotipi sono definiti sulla base dello schiacciamento apparente (ellitticità)
En, n=0,1,…7 con n = 10 e = 10 (1-b/a)
Hubble: galassie ellitticheHubble: galassie ellittiche
b
a
e = 1 – b/a
1717
b/a 1 0.7 0.5 0.3
1-b/a 0 0.3 0.5 0.7
tipo E0 E3 E5 E7
1818
Due componenti: sferoide centrale (bulge) e disco senza evidenza di bracci di spirale
Due sottoclassi: normali (S0) e barrate (SB0)
I sottotipi S01, S02, S03 sono definiti dalla:
- prominenza delle polveri nel disco
I sottotipi SB01, SB02, SB03 sono definiti dalla:
- prominenza delle polveri e della barra
Hubble: galassie lenticolariHubble: galassie lenticolari
1919NGC 5866 S03
NGC 3245 S01 NGC 4111 S02
2020
Due componenti: sferoide centrale (bulge) e disco caratterizzato dalla presenza dei bracci di spirale
Due sottoclassi: normali (S) e barrate (SB)
I sottotipi Sa, Sb, Sc sono definiti da tre criteri:
- prominenza del bulge rispetto al disco
- angolo di attacco dei bracci a spirale
- risoluzione del disco in stelle, nodi, regioni HII
Hubble: galassie a spiraleHubble: galassie a spirale
2121
Sa
• Bulge molto prominente
Sc
• Bulge poco prominente / assente
2222
= pitch angle
2323
Sa
• Bulge molto prominente
• Bracci molto avvolti
• Bracci poco risolti
Sc
• Bulge poco prominente
• Bracci poco avvolti
• Bracci molto risolti
2424
2525
NGC 1302 Sa NGC 2841 Sb NGC 628 Sc
NGC 175 SBa NGC 1300 SBb NGC 7741 SBc
2626
2727
Poca o nessuna simmetria
Due sottoclassi: tipo I (Irr I) e tipo II (Irr II)
- Irr I: fortemente risolte in stelle (a.e. LMC)
- Irr II: caotiche e disturbate (a.e. M82)
Hubble: galassie irregolariHubble: galassie irregolari
2828
LMC Irr I M82 (NGC 3034) Irr II
2929
Successivamente vengono distinte in irregolari di tipo magellanico (Im) e in irregolari barrate di tipo magellanico (IBm) rispettivamente poste lungo la sequenza delle S e delle SB
3030
Hubble: evoluzione storicaHubble: evoluzione storica
Irr I
Irr II
3131
Sandage (1961) introduce due ulteriori sottotipi per segnalare la presenza di un anello (r) o dei soli bracci a spirale (s)
3232
La classificazione è definita su galassie prototipo di tipo gigante e supergigante nel campo o in piccoli ammassi
Le S0 in media sono meno luminose sia delle E che delle Sa. Questo indica che non tutte le S0 hanno proprietà fisiche intermedie tra ellittiche e spirali
Le spirali barrate di tipo avanzato sono meno brillanti delle spirali non barrate della stessa classe
Mancano criteri oggettivi per distinguere le spirali di tipo molto avanzato e le irregolari
La classificazione per le spirali avanzate non distingue chiaramente tra effetti di luminosità e di popolazione
Hubble: problemiHubble: problemi
3333
Introdotta da de Vaucouleurs nel 1959
Estende la classificazione di Hubble
Descritta e illustrata nel Reference Catalog of Bright Galaxies (RC1, de Vaucouleurs et al. 1964)
Applicata a 23000 galassie del Third Reference Catalog of Bright Galaxies (RC3, de Vaucouleurs et al.1991)
Classificazione morfologica di Classificazione morfologica di de Vaucouleursde Vaucouleurs
3434
È una classificazione “tridimensionale”
De Vaucouleurs distingue le galassie secondo tre parametri:
- Sequenza morfologica principale
E-E+-S0--S0-S0+-Sa-Sb-Sc-Sd-Sm-Im
- Presenza della barra
SA = senza barra, SAB = barra debole, SB = barra
- Tre varietà
(r) = anello, (s) = prenza dei soli bracci a spirale, (rs)
e le colloca lungo cosiddetto diagramma a fuso
de Vaucouleurs: tipi morfologicide Vaucouleurs: tipi morfologici
3535
de Vaucouleurs: diagramma a fusode Vaucouleurs: diagramma a fuso
3636
3737
de Vaucouleurs: tipo Tde Vaucouleurs: tipo T
La posizione di una galassia lungo l’asse principale della classificazione può essere espressa tramite il numero T (Hubble stage)
Hubble E E-S0 S0/a Sa Sa-b Sb Sb-c Sc IrrI
de Vauc. E E+ S0- S0 S0+ S0/a Sa Sab Sb Sbc Sc Scd Sd Sdm Sm Im
T -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
3838
de Vaucouleurs: codicide Vaucouleurs: codici
3939
4040
NOME CODICE TIPO
NGC 4486 .E+0+P. E+0-1 pec
NGC 4697 .E.6… E6
NGC 3115 .L..-./ S0- sp
NGC 2855 RSAT0.. (R)S0/a(rs)
NGC 6782 RSXR1.. (R)SABa(r)
NGC 2775 .SAR2.. Sab(r)
NGC 7741 .SBS6.. SBcd(s)
NGC 3034 .I.0../ I0 sp
4141
I colori di SA e SB della stessa classe sono molto simili. Questo indica che le differenze tra SA e SB non riguardano le popolazioni stellari
La dicotomia tra varietà (r) e (s) è un aspetto secondario della morfologia
La classificazione per le spirali avanzate non distingue chiaramente tra effetti di luminosità e di popolazione. Le spirali Sc-Sd-Sm diventano al tempo stesso più blu e più deboli
de Vaucouleurs: problemide Vaucouleurs: problemi
4242
Introdotta da Vorontsov-Velyaminov e Krasnogorskaja nel 1962
Descritta e illustrata nel Morphological Catalog of Galaxies
Applicata a 29000 galassie
È una classificazione puramente descrittiva
Classificazione morfologica di Classificazione morfologica di Vorontsov-VelyaminovVorontsov-Velyaminov
4343
4444
Il grado di sviluppo della struttura a spirale (grand design vs multiple arms) dipende dalla luminosità delle galassie
I sottotipi Sa-Sb-Sc sono ben definiti per galassie giganti e supergiganti, mentre per le galassie di bassa luminosità si distinguono solo i casi estremi
La frazione di irregolari cresce al diminuire della luminosità
La frazione di spirali barrate è minore tra le galassie gignti e maggiore tra le galassie nane
Morfologia e luminositàMorfologia e luminosità
4545
NGC 3031 Sb Grand design spiral
NGC 3223 Sb Multiple-armed spiral
4646
4747
4848
Trova la sua definizione finale in A New Classification System for Galaxies (vdB, 1976, ApJ, 206, 883)
Nota anche come classificazione DDO (David Dunlap Observatory)
van den Bergh introduce le classi di luminosità
I = supergiganti, II = giganti brillanti, III = giganti,
IV = sub-giganti, V = nane
Classificazione morfologica di Classificazione morfologica di van den Berghvan den Bergh
4949
NGC 1232 Sc I M33 (NGC 598) Sc II-III
van den Bergh: classi di luminositàvan den Bergh: classi di luminosità
5050
5151
5252
Distingue le galassie secondo due parametri:
- Assenza/presenza del disco
ettittiche - galassie a disco (S0,A,S)
- Abbondanza di gas nel disco
S0 = no gas, A = poco gas, S = molto gas
e le colloca lungo cosiddetto diagramma a tridente
van den Bergh: tipi morfologicivan den Bergh: tipi morfologici
5353
van den Bergh: diagramma a tridentevan den Bergh: diagramma a tridente
Sferoidi Dischi
Lenticolari
Anemiche
Spirali
5454
5555
van den Bergh suddivide ulteriormente le galassie a disco in base
- al rapporto disco-bulge nelle sottoclassi a,b,c
a D/B = 1-3, b D/B = 3-10, c D/B > 10
- alla presenza della barra
S = no barra, S(B) = barra debole, SB = barra
- alla forma dei bracci
* = irregolari, n = omogenei t = effetti mareali
5656
D/B=1-3 D/B=3-10 D/B>10
5757
NGC 3115 S0a NGC 2855 Aa NGC 2775 Sa
5858
5959
Classificazioni morfologiche delle Classificazioni morfologiche delle galassie normaligalassie normali
6060
Galassie non classificabiliGalassie non classificabili 2% delle galassie non rientra nei tipi E, S0, S, Irr
Si tratta soprattutto di sistemi disturbati e/o interagenti
NGC 5128 S0+S pec NGC 4038/39 Sc (tides)
6161
Riguarda le galassie con morfologie disturbate e peculiari che non rientrano nello schema di Hubble/Sandage/de Vaucouleurs
Descritta e illustrata in Atlas of Peculiar Galaxies (1969)
Applicata a 338 oggetti (galassie, coppie, gruppi)
Classificazione morfologica delle Classificazione morfologica delle galassie peculiari e interagenti di Arpgalassie peculiari e interagenti di Arp
6262
Arp: tipi morfologiciArp: tipi morfologici
6363
Arp 2 (DDO 204) LSB Arp 25 (NGC 2276) heavy arm
Arp 78 (NGC 772) small HSB comp Arp 145 associated ring
6464
Arp 227 (NGC 474) concentric rings Arp 244 (NGC 4038/39) fission
Arp 271 (NGC 5426/27) connected arms
Arp 329 chain of galaxies
6565
Classificazione (morfologica) delle Classificazione (morfologica) delle galassie attivegalassie attive
Proposta da van den Bergh (1998)
Tiene conto anche delle proprietà spettrali
6666
Classificazione morfologica delle Classificazione morfologica delle galassie ad alto redshiftgalassie ad alto redshift
Problemi dei metodi classici di classificazione (basati sull’ispezione visuale):
- risoluzione
- cosmological dimming (I(1+z)4)
- redshift
- k-correction
Classificazione C-A (Abraham et al. 1994, ApJ 432, 75):
- parametro di concentrazione C = R50/R90
- parametro di asimmetria A
6767
6868
6969
7070
7171
Evoluzione morfologicaEvoluzione morfologica
SAC = Revised Shapley-Ames CatalogMDS = Medium Deep Survey (z0.5, t5 Gyr)HDF = Hubble Deep Field (z>0.8, t>7 Gyr)
7272
La frazione di E/S0 rimane costante al crescere di z (= si formano a alto z)
La frazione di S/Ir decresce al crescere di z (= le S non si sono ancora assemblate all’epoca dell’HDF)
La frazione di galassie peculiari cresce al crescere di z (= galassie in interazione)
7373
A z=0 la frazione di SB varia tra 30% (B) a 70% (NIR)
La distinzione S/SB (= tuning fork) vale per z<0.5
La frazione di SB decresce al crescere di z (= dischi troppo giovani/caldi per sviluppare la barra)
7474
HDF 2-86 proto-S?
HDF 3-312 proto-S
HDF 2-243 merging
HDF 4-105 SB?
HDF 2-86 HDF 3-312
HDF 2-243 HDF 4-105
7575
Grado di interazione: w=0 nessuna distorsione, w=1 possibile distorsione, w=2 code mareali, w=3 forte interazione, w=4 merging
La frazione di galassie interagenti/merging cresce al crescere di z (= building blocks)
7676
7777