О скоплениях галактик - 1
Nov. 2nd, 2017 03:35 pm![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
atandakil_gunzeСкопления галактик подразделяют на три типа - по доминирующим галактикам скопления.
Скопление типа I - это скопление галактик, в котором есть доминирующая сверхгигантская эллиптическая или линзовидная галактика. Такая галактика имеет диаметр в миллионы световых лет и превосходит Млечный путь по массе на несколько порядков. Фактически, скопление типа I - это завершающий этап перед превращением в ископаемый кластер (https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/1661.html)
Скопление типа II содержит доминирующую галактику, но ее масса и яркость по отношению к массе и яркости кластера не столь значительны, и она не относится к числу сверхгигантских. Это - не столь глубоко проэволюционировавший кластер.
И, наконец, скопление типа III не содержит выдающихся доминирующих галактик, намного превосходящих остальные по размерам и яркости. Предполагается, что это - ранний этап эволюции скопления. К этому типу относится наша родная Местная группа галактик.
Но стоит сказать, что кроме классификации по доминирующим галактикам есть еще классификации скоплений по численности и форме.
По численности (строго говоря - по концентрации) скопления подразделяют на богатые (с высокой плотностью галактик) и бедные (с низкой плотностью, а соответственно - с небольшим количеством галактик).
По форме (морфологическая классификация) скопления подразделяют на правильные (имеющие близкую к сферической или хотя бы, эллипсоидальной) форму с более или менее заметной концентрацией плотности галактик к центру. Неправильные скопления этими свойствами не обладают (наше скопление, к примеру - классический пример неправильного, оно вообще состоит из нескольких разбросанных групп). Выделяют еще промежуточный вариант полуправильных скоплений.
Все варианты классификации скоплений обладают определенной взаимосвязью. Практически всегда правильные (регулярные) скопления являются богатыми скоплениями и в большинстве своем относятся к типу I. А неправильные скопления обычно относятся к типу III и чаще бывают бедными.
Причины нетрудно понять - с одной стороны, именно в богатом концентрированном скоплении высока вероятность мерджингов (слияний и/или поглощений галактик) а следовательно, формирования в центральной части сверхгигантской доминирующей галактики. С другой стороны, именно в таком, весьма тесном скоплении выше динамическое трение (о динамическом трении см. https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/1661.html), а следовательно, опять же, гораздо меньше времени уходит на установление правильного распределения частиц (галактик) с их концентрацией к центру, формирование центральной доминирующей галактики и начало образования ископаемого кластера.
Еще одним интересным обстоятельством, причины которого, призадумавшись, можно понять, является то, что разные типы скоплений населены преимущественно разными типами галактик. И это относится не только к наличию в богатых правильных скоплениях I типа сверхгигантских эллиптических галактик типов D и cD (о них - https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/2388.html). Если вспомнить, что в концентрированном (богатом) скоплении галактики взаимодействуют между собой намного чаще, чем в рассеянном и неплотном, понятно, что и не самых больших эллиптических галактик dE, E и gE (там же, https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/2388.html), являющихся продуктами столкновения небольших спиральных и неправильных галактик, а также больших спиральных галактик, в таких скоплениях намного больше (собственно, существуют богатые скопления, на 80% состоящие из эллиптических галактик), в то время как в бедных скоплениях и вне их эллиптические галактики встречаются лишь в виде исключения. По той же причине в богатых скоплениях гораздо чаще, чем вне их, встречаются линзовидные галактики.
Еще одним видом населения, характерным для богатых скоплений, являются галактики низкой поверхностной яркости (LSBG, см. https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/3492.html). Причина этого тоже ясна - в древности высокая интенсивность взаимодействий с другими галактиками приводила к интенсивному зведообразованию, так что в наши времена в этих галактиках исчерпаны запасы свободного газа, звездообразование давно завершилось, и они населены старыми и достаточно тусклыми красными звездами. Кстати, интересно то, что LSBG часто встречаются также и в очень рассеянных скоплениях и вне их - причем по диаметрально противоположной причине, см там же, https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/3492.html. Эти LSBG от LSBG скоплений отличаются существенно меньшей металличностью (содержанием всех элементов, кроме водорода и гелия - в астрофизике все, что не водород и не гелий именуется металлами), потому что звездообразование в их истории никогда не было интенсивным и их звезды относятся к более ранним поколениям.
А вот "классические" спиральные галактики - самый распространенный тип крупных галактик в современной Вселенной - в богатых скоплениях встречаются намного реже, чем вне их. С одной стороны, в этих скоплениях многие спиральные галактики вследствие многочисленных мерджингов давно эволюционировали в эллиптические, а с другой стороны, частые приливные взаимодействия существенно искажают форму галактик, так что сохранить в таких условиях классическую спиральную структуру им оказывается достаточно сложно. При этом, как несложно понять, в богатых скоплениях спиральные галактики рассредотачиваются по периферийным областям, где интенсивность взаимодействий и больших мерджингов ниже, а гигантские эллиптические и линзовидные галактики концентрируются в центральной части скоплений. Косвенно (но весьма убедительно) это доказывает, что именно эллиптические и линзовидные галактики ("ранние" типы по традиционной классификации) происходят от спиральных галактик ("поздних" типов), а не наоборот.
Некоторые иллюстрации расположения галактик различных типов в богатых скоплениях, иллюстрирующие сказанное:
Кластер А2056 сверскопления Северной Короны:
Кластер А3128 сверхскопления Часов
Кластер Персея А426 сверхскопления Персея-Рыб
Кластер А3558 сверхскопления Шепли
Кластер Дева - центральный кластер нашего сверскопления
Именно это различие между населениями тесных скоплений галактик и остального пространства приводит к тому, что в астрономии часто выделяются "галактики скопления" - высокометалличные (в них когда-то было интенсивное звездообразование!) галактики, характеризующиеся всем выше сказанным, локализованные в достаточно богатых скоплениях и отличающиеся тем, что их история сопровождалась многочисленными взаимодействиями с другими галактиками - и "галактики поля", обладающие меньшей металличностью, в значительном количестве относящиеся к спиральным, сохраняющие большие запасы свободного газа и, возможно, формировавшиеся дольше (и, соответственно, сформировавшиеся позже), чем галактики скопления.
Скопление типа I - это скопление галактик, в котором есть доминирующая сверхгигантская эллиптическая или линзовидная галактика. Такая галактика имеет диаметр в миллионы световых лет и превосходит Млечный путь по массе на несколько порядков. Фактически, скопление типа I - это завершающий этап перед превращением в ископаемый кластер (https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/1661.html)
Скопление типа II содержит доминирующую галактику, но ее масса и яркость по отношению к массе и яркости кластера не столь значительны, и она не относится к числу сверхгигантских. Это - не столь глубоко проэволюционировавший кластер.
И, наконец, скопление типа III не содержит выдающихся доминирующих галактик, намного превосходящих остальные по размерам и яркости. Предполагается, что это - ранний этап эволюции скопления. К этому типу относится наша родная Местная группа галактик.
Но стоит сказать, что кроме классификации по доминирующим галактикам есть еще классификации скоплений по численности и форме.
По численности (строго говоря - по концентрации) скопления подразделяют на богатые (с высокой плотностью галактик) и бедные (с низкой плотностью, а соответственно - с небольшим количеством галактик).
По форме (морфологическая классификация) скопления подразделяют на правильные (имеющие близкую к сферической или хотя бы, эллипсоидальной) форму с более или менее заметной концентрацией плотности галактик к центру. Неправильные скопления этими свойствами не обладают (наше скопление, к примеру - классический пример неправильного, оно вообще состоит из нескольких разбросанных групп). Выделяют еще промежуточный вариант полуправильных скоплений.
Все варианты классификации скоплений обладают определенной взаимосвязью. Практически всегда правильные (регулярные) скопления являются богатыми скоплениями и в большинстве своем относятся к типу I. А неправильные скопления обычно относятся к типу III и чаще бывают бедными.
Причины нетрудно понять - с одной стороны, именно в богатом концентрированном скоплении высока вероятность мерджингов (слияний и/или поглощений галактик) а следовательно, формирования в центральной части сверхгигантской доминирующей галактики. С другой стороны, именно в таком, весьма тесном скоплении выше динамическое трение (о динамическом трении см. https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/1661.html), а следовательно, опять же, гораздо меньше времени уходит на установление правильного распределения частиц (галактик) с их концентрацией к центру, формирование центральной доминирующей галактики и начало образования ископаемого кластера.
Еще одним интересным обстоятельством, причины которого, призадумавшись, можно понять, является то, что разные типы скоплений населены преимущественно разными типами галактик. И это относится не только к наличию в богатых правильных скоплениях I типа сверхгигантских эллиптических галактик типов D и cD (о них - https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/2388.html). Если вспомнить, что в концентрированном (богатом) скоплении галактики взаимодействуют между собой намного чаще, чем в рассеянном и неплотном, понятно, что и не самых больших эллиптических галактик dE, E и gE (там же, https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/2388.html), являющихся продуктами столкновения небольших спиральных и неправильных галактик, а также больших спиральных галактик, в таких скоплениях намного больше (собственно, существуют богатые скопления, на 80% состоящие из эллиптических галактик), в то время как в бедных скоплениях и вне их эллиптические галактики встречаются лишь в виде исключения. По той же причине в богатых скоплениях гораздо чаще, чем вне их, встречаются линзовидные галактики.
Еще одним видом населения, характерным для богатых скоплений, являются галактики низкой поверхностной яркости (LSBG, см. https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/3492.html). Причина этого тоже ясна - в древности высокая интенсивность взаимодействий с другими галактиками приводила к интенсивному зведообразованию, так что в наши времена в этих галактиках исчерпаны запасы свободного газа, звездообразование давно завершилось, и они населены старыми и достаточно тусклыми красными звездами. Кстати, интересно то, что LSBG часто встречаются также и в очень рассеянных скоплениях и вне их - причем по диаметрально противоположной причине, см там же, https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/3492.html. Эти LSBG от LSBG скоплений отличаются существенно меньшей металличностью (содержанием всех элементов, кроме водорода и гелия - в астрофизике все, что не водород и не гелий именуется металлами), потому что звездообразование в их истории никогда не было интенсивным и их звезды относятся к более ранним поколениям.
А вот "классические" спиральные галактики - самый распространенный тип крупных галактик в современной Вселенной - в богатых скоплениях встречаются намного реже, чем вне их. С одной стороны, в этих скоплениях многие спиральные галактики вследствие многочисленных мерджингов давно эволюционировали в эллиптические, а с другой стороны, частые приливные взаимодействия существенно искажают форму галактик, так что сохранить в таких условиях классическую спиральную структуру им оказывается достаточно сложно. При этом, как несложно понять, в богатых скоплениях спиральные галактики рассредотачиваются по периферийным областям, где интенсивность взаимодействий и больших мерджингов ниже, а гигантские эллиптические и линзовидные галактики концентрируются в центральной части скоплений. Косвенно (но весьма убедительно) это доказывает, что именно эллиптические и линзовидные галактики ("ранние" типы по традиционной классификации) происходят от спиральных галактик ("поздних" типов), а не наоборот.
Некоторые иллюстрации расположения галактик различных типов в богатых скоплениях, иллюстрирующие сказанное:
Кластер А2056 сверскопления Северной Короны:
Кластер А3128 сверхскопления Часов
Кластер Персея А426 сверхскопления Персея-Рыб
Кластер А3558 сверхскопления Шепли
Кластер Дева - центральный кластер нашего сверскопления
Именно это различие между населениями тесных скоплений галактик и остального пространства приводит к тому, что в астрономии часто выделяются "галактики скопления" - высокометалличные (в них когда-то было интенсивное звездообразование!) галактики, характеризующиеся всем выше сказанным, локализованные в достаточно богатых скоплениях и отличающиеся тем, что их история сопровождалась многочисленными взаимодействиями с другими галактиками - и "галактики поля", обладающие меньшей металличностью, в значительном количестве относящиеся к спиральным, сохраняющие большие запасы свободного газа и, возможно, формировавшиеся дольше (и, соответственно, сформировавшиеся позже), чем галактики скопления.
