La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

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

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "1 Morfologia e classificazione delle galassie Enrico Maria Corsini Dipartimento di Astronomia Università di Padova Lezioni del corso di Astrofisica I V.O."— Transcript della presentazione:

1 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

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

3 3 Galileo ( ): natura stellare della Via Lattea I. Kant ( ), E. Swedenborg ( ), T. Wright ( ): speculazioni filosofiche sugli universi isola W. Herschel ( ): General Catalog of Nebulae, forma della Via Lattea H. Shapley ( ): posizione eccentrica del Sole H. Curtis ( ): nebulose extragalattiche E. Hubble ( ): distanza M31 (1924) Cenni storici

4 4 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 morfologiche

5 5 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 morfologiche

6 6 M81

7 7 M81 (NGC 3031) UV Ottico IR

8 8 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 Hubble

9 9 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 morfologici

10 10 M87 (NGC 4486) E0

11 11 NGC 3384 S0 NGC 4596 SB0

12 12 M63 (NGC 5055) Sb NGC 1365 SBb

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

14 14 Hubble: diagramma a diapason

15 15 Irr I Irr II Ellittiche Lenticolari Spirali Irregolari

16 16 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 ellittiche b a e = 1 – b/a

17 17 b/a b/a tipoE0E3E5E7

18 18 Due componenti: sferoide centrale (bulge) e disco senza evidenza di bracci di spirale Due sottoclassi: normali (S0) e barrate (SB0) I sottotipi S0 1, S0 2, S0 3 sono definiti dalla: - prominenza delle polveri nel disco I sottotipi SB0 1, SB0 2, SB0 3 sono definiti dalla: - prominenza delle polveri e della barra Hubble: galassie lenticolari

19 19 NGC 5866 S0 3 NGC 3245 S0 1 NGC 4111 S0 2

20 20 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 spirale

21 21 Sa Bulge molto prominente Sc Bulge poco prominente / assente

22 22 = pitch angle

23 23 Sa Bulge molto prominente Bracci molto avvolti Bracci poco risolti Sc Bulge poco prominente Bracci poco avvolti Bracci molto risolti

24 24

25 25 NGC 1302 Sa NGC 2841 Sb NGC 628 Sc NGC 175 SBa NGC 1300 SBb NGC 7741 SBc

26 26

27 27 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 irregolari

28 28 LMC Irr I M82 (NGC 3034) Irr II

29 29 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

30 30 Hubble: evoluzione storica Irr I Irr II

31 31 Sandage (1961) introduce due ulteriori sottotipi per segnalare la presenza di un anello (r) o dei soli bracci a spirale (s)

32 32 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: problemi

33 33 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 galassie del Third Reference Catalog of Bright Galaxies (RC3, de Vaucouleurs et al.1991) Classificazione morfologica di de Vaucouleurs

34 34 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 morfologici

35 35 de Vaucouleurs: diagramma a fuso

36 36

37 37 de Vaucouleurs: tipo T La posizione di una galassia lungo lasse principale della classificazione può essere espressa tramite il numero T (Hubble stage) HubbleEE-S0S0/aSaSa-bSbSb-cScIrrI de Vauc.EE+E+ S0 - S0S0 + S0/aSaSabSbSbcScScdSdSdmSmIm T

38 38 de Vaucouleurs: codici

39 39

40 40 NOME CODICE TIPO NGC 4486.E+0+P. E 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

41 41 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: problemi

42 42 Introdotta da Vorontsov-Velyaminov e Krasnogorskaja nel 1962 Descritta e illustrata nel Morphological Catalog of Galaxies Applicata a galassie È una classificazione puramente descrittiva Classificazione morfologica di Vorontsov-Velyaminov

43 43

44 44 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 luminosità

45 45 NGC 3031 Sb Grand design spiral NGC 3223 Sb Multiple-armed spiral

46 46

47 47

48 48 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 van den Bergh

49 49 NGC 1232 Sc I M33 (NGC 598) Sc II-III van den Bergh: classi di luminosità

50 50

51 51

52 52 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 morfologici

53 53 van den Bergh: diagramma a tridente Sferoidi Dischi Lenticolari Anemiche Spirali

54 54

55 55 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

56 56 D/B=1-3 D/B=3-10 D/B>10

57 57 NGC 3115 S0a NGC 2855 Aa NGC 2775 Sa

58 58

59 59 Classificazioni morfologiche delle galassie normali

60 60 Galassie 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)

61 61 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 galassie peculiari e interagenti di Arp

62 62 Arp: tipi morfologici

63 63 Arp 2 (DDO 204) LSB Arp 25 (NGC 2276) heavy arm Arp 78 (NGC 772) small HSB comp Arp 145 associated ring

64 64 Arp 227 (NGC 474) concentric rings Arp 244 (NGC 4038/39) fission Arp 271 (NGC 5426/27) connected arms Arp 329 chain of galaxies

65 65 Classificazione (morfologica) delle galassie attive Proposta da van den Bergh (1998) Tiene conto anche delle proprietà spettrali

66 66 Classificazione morfologica delle galassie ad alto redshift Problemi dei metodi classici di classificazione (basati sullispezione 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 = R 50 /R 90 - parametro di asimmetria A

67 67

68 68

69 69

70 70

71 71 Evoluzione morfologica SAC = Revised Shapley-Ames Catalog MDS = Medium Deep Survey (z 0.5, t 5 Gyr) HDF = Hubble Deep Field (z>0.8, t>7 Gyr)

72 72 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 allepoca dellHDF) La frazione di galassie peculiari cresce al crescere di z (= galassie in interazione)

73 73 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)

74 74 HDF 2-86 proto-S? HDF proto-S HDF merging HDF SB? HDF 2-86 HDF HDF HDF 4-105

75 75 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)

76 76

77 77


Scaricare ppt "1 Morfologia e classificazione delle galassie Enrico Maria Corsini Dipartimento di Astronomia Università di Padova Lezioni del corso di Astrofisica I V.O."

Presentazioni simili


Annunci Google