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Morfologia e classificazione delle galassie

Morfologia e classificazione delle galassie. Enrico Maria Corsini Dipartimento di Astronomia Università di Padova Lezioni del corso di Astrofisica I V.O. A.A. 2003-2004. Sommario. Cenni storici Scopo delle classificazioni morfologiche Classificazione morfologica di Hubble

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Morfologia e classificazione delle galassie

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Presentation Transcript

  1. Morfologia e classificazione delle galassie Enrico Maria Corsini Dipartimento di Astronomia Università di Padova Lezioni del corso di Astrofisica I V.O. A.A. 2003-2004

  2. Sommario • Cenni storici • Scopo delle classificazioni morfologiche • Classificazione morfologica di Hubble • Classificazione morfologica di de Vaucouleurs • Classificazione morfologica di Vorontsov-Velyaminov • Classificazione morfologica di van den Bergh • Classificazione morfologica di Arp • Classificazione morfologica delle galassie attive • Classificazione delle galassie ad alto redshift

  3. Cenni storici • 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)

  4. Scopo delle classificazioni morfologiche • 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

  5. Limiti delle classificazioni morfologiche 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

  6. M81

  7. M81 (NGC 3031) UV Ottico IR

  8. Classificazione morfologica di Hubble • 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)

  9. Hubble: tipi morfologici • 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)

  10. M87 (NGC 4486) E0

  11. NGC 4596 SB0 NGC 3384 S0

  12. M63 (NGC 5055) Sb NGC 1365 SBb

  13. Sextans A Irr I M82 (NGC 3034) Irr II

  14. Hubble: diagramma a diapason

  15. Irr I Irr II Ellittiche Lenticolari Spirali Irregolari

  16. Hubble: galassie ellittiche • 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) b e = 1 – b/a a

  17. Hubble: galassie lenticolari • 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

  18. NGC 3245 S01 NGC 4111 S02 NGC 5866 S03

  19. Hubble: galassie a spirale • 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

  20. Sa • Bulge molto prominente • Sc • Bulge poco prominente / assente

  21.  = pitch angle

  22. Sa • Bulge molto prominente • Bracci molto avvolti • Bracci poco risolti • Sc • Bulge poco prominente • Bracci poco avvolti • Bracci molto risolti

  23. NGC 1302 Sa NGC 2841 Sb NGC 628 Sc NGC 175 SBa NGC 1300 SBb NGC 7741 SBc

  24. Hubble: galassie irregolari • 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)

  25. LMC Irr I M82 (NGC 3034) Irr II

  26. 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

  27. Hubble: evoluzione storica Irr I Irr II

  28. Sandage (1961) introduce due ulteriori sottotipi per segnalare la presenza di un anello (r) o dei soli bracci a spirale (s)

  29. Hubble: problemi • 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

  30. Classificazione morfologica di de Vaucouleurs • 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 23000galassie del Third Reference Catalog of Bright Galaxies (RC3, de Vaucouleurs et al.1991)

  31. de Vaucouleurs: tipi morfologici • 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

  32. de Vaucouleurs: diagramma a fuso

  33. de Vaucouleurs: tipo T • La posizione di una galassia lungo l’asse principale della classificazione può essere espressa tramite il numero T (Hubble stage)

  34. de Vaucouleurs: codici

  35. 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

  36. de Vaucouleurs: problemi • 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

  37. Classificazione morfologica di Vorontsov-Velyaminov • 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

  38. Morfologia e luminosità • 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

  39. NGC 3031 Sb Grand design spiral NGC 3223 Sb Multiple-armed spiral

  40. Classificazione morfologica di van den Bergh • 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

  41. van den Bergh: classi di luminosità M33 (NGC 598) Sc II-III NGC 1232 Sc I

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