Secuencia de Hubble

La secuencia de Hubble es un esquema de clasificación morfológica de las galaxias publicado por Edwin Hubble en 1926. A menudo se la conoce coloquialmente como el diagrama de diapasón de Hubble porque la forma en que tradicionalmente se representa se asemeja a un diapasón. Fue inventado por John Henry Reynolds y Sir James Jeans

Diagrama de estilo Tuning-fork de la secuencia Hubble

El esquema del diapasón dividía las galaxias regulares en tres amplias clases (elípticas, lenticulares y espirales) en función de su apariencia visual (originalmente en placas fotográficas). Una cuarta clase contiene galaxias con una apariencia irregular. La secuencia de Hubble es el sistema más utilizado para clasificar galaxias, tanto en la investigación astronómica profesional como en la astronomía amateur.

Clases de galaxias

Elípticas

La galaxia elíptica gigante ESO 325-G004.

A la izquierda (en el sentido en que normalmente se dibuja la secuencia) se encuentran las elípticas. Las galaxias elípticas tienen distribuciones de luz relativamente uniformes y uniformes y aparecen como elipses en las imágenes fotográficas. Se denotan con la letra E, seguida de un número entero n que representa su grado de elipticidad en el cielo. Por convención, n es diez veces la elipticidad de la galaxia, redondeada al entero más cercano, donde la elipticidad se define como e = 1 − b/ a para una elipse con ejes semi-mayor y semi-menor de longitudes a y b respectivamente. La elipticidad aumenta de izquierda a derecha en el diagrama de Hubble, con galaxias casi circulares (E0) situadas en el extremo izquierdo del diagrama. Es importante tener en cuenta que la elipticidad de una galaxia en el cielo solo está indirectamente relacionada con la verdadera forma tridimensional (por ejemplo, una galaxia aplanada en forma de disco puede parecer casi redonda si se ve de frente o muy elíptica si se ve de frente). de canto). Desde el punto de vista de la observación, la "elíptica" las galaxias tienen elipticidades e = 0,7 (indicadas como E7). Sin embargo, a partir del estudio de los perfiles de luz y los perfiles de elipticidad, en lugar de solo mirar las imágenes, se descubrió en la década de 1960 que las galaxias E5-E7 probablemente estén mal clasificadas como galaxias lenticulares con discos a gran escala vistos en varias inclinaciones a nuestra línea. en vista. Las observaciones de la cinemática de las galaxias de tipo temprano confirmaron esto aún más.

Ejemplos de galaxias elípticas: M49, M59, M60, M87, NGC 4125.

Lenticulares

La galaxia espina (NGC 5866), una galaxia lenticular con un prominente carril de polvo en la constelación de Draco.

En el centro del diapasón de Hubble, donde se unen las dos ramas de galaxias espirales y la rama elíptica, se encuentra una clase intermedia de galaxias conocidas como lenticulares y que reciben el símbolo S0. Estas galaxias consisten en una protuberancia central brillante, similar en apariencia a una galaxia elíptica, rodeada por una estructura extendida en forma de disco. A diferencia de las galaxias espirales, los discos de las galaxias lenticulares no tienen una estructura espiral visible y no están formando estrellas de forma activa en una cantidad significativa.

Al mirar simplemente la imagen de una galaxia, las galaxias lenticulares con discos relativamente enfrentados son difíciles de distinguir de las elípticas de tipo E0–E3, lo que hace que la clasificación de muchas de estas galaxias sea incierta. Cuando se ve de canto, el disco se vuelve más aparente y, a veces, se ven líneas de polvo prominentes en absorción en longitudes de onda ópticas.

En el momento de la publicación inicial del esquema de clasificación de galaxias del Hubble, la existencia de galaxias lenticulares era puramente hipotética. Hubble creía que eran necesarios como una etapa intermedia entre las 'elípticas' altamente aplanadas; y espirales. Observaciones posteriores (por el propio Hubble, entre otros) demostraron que la creencia de Hubble era correcta y la clase S0 se incluyó en la exposición definitiva de la secuencia de Hubble por Allan Sandage. En la secuencia de Hubble faltan las galaxias de tipo temprano con discos de escala intermedia, entre el tipo E y S0, Martha Liller las denominó galaxias ES en 1966.

Las galaxias lenticulares y espirales, en conjunto, a menudo se denominan galaxias de disco. La relación de flujo de bulbo a disco en las galaxias lenticulares puede tomar un rango de valores, tal como lo hace para cada uno de los tipos morfológicos de galaxias espirales (Sa, Sb, etc.).

Ejemplos de galaxias lenticulares: M85, M86, NGC 1316, NGC 2787, NGC 5866, Centaurus A.

Espirales

La galaxia Pinwheel (Messier 101/NGC 5457): una galaxia espiral clasificada como tipo Scd en la secuencia Hubble

La galaxia espiral prohibida NGC 1300: un tipo SBbc

A la derecha del diagrama de secuencia de Hubble hay dos ramas paralelas que abarcan las galaxias espirales. Una galaxia espiral consta de un disco aplanado, con estrellas que forman una estructura espiral (generalmente de dos brazos) y una concentración central de estrellas conocida como la protuberancia. También se observa que aproximadamente la mitad de todas las espirales tienen una estructura similar a una barra, con la barra que se extiende desde la protuberancia central y los brazos comienzan en los extremos de la barra. En el diagrama del diapasón, las espirales regulares ocupan la rama superior y se denotan con la letra S, mientras que la rama inferior contiene las espirales barradas, con el símbolo SB. Ambos tipos de espirales se subdividen según la apariencia detallada de sus estructuras espirales. La pertenencia a una de estas subdivisiones se indica añadiendo una letra minúscula al tipo morfológico, como sigue:

• Sa (SBa) – estrecha herida, brazos lisos; gran bulto central brillante
• Sb (SBb) – menos apretadamente hieren los brazos espirales que Sa (SBa); un poco más débil bulge
• Sc (SBc) – hieren ligeramente los brazos espirales, claramente resueltos en cúmulos y nebulosas estelares individuales; menor, más débil

Hubble describió originalmente tres clases de galaxias espirales. Esto fue ampliado por Gérard de Vaucouleurs para incluir una cuarta clase:

• Sd (SBd) – hierve muy floja, brazos fragmentarios; la mayoría de la luminosidad está en los brazos y no la bulge

Aunque forma parte estrictamente del sistema de clasificación de De Vaucouleurs, la clase Sd suele incluirse en la secuencia de Hubble. Los tipos de espiral básicos se pueden ampliar para permitir distinciones más finas de apariencia. Por ejemplo, las galaxias espirales cuya apariencia es intermedia entre dos de las clases anteriores a menudo se identifican agregando dos letras minúsculas al tipo de galaxia principal (por ejemplo, Sbc para una galaxia intermedia entre Sb y Sc).

Nuestra propia Vía Láctea generalmente se clasifica como Sc o SBc, lo que la convierte en una espiral barrada con brazos bien definidos.

Ejemplos de galaxias espirales regulares: (visualmente) M31 (Galaxia de Andrómeda), M74, M81, M104 (Galaxia del Sombrero), M51a (Galaxia del Remolino), NGC 300, NGC 772.

Ejemplos de galaxias espirales barradas: M91, M95, NGC 1097, NGC 1300, NGC1672, NGC 2536, NGC 2903.

Irregulares

La nube magalánica grande (LMC) – una galaxia irregular enana

Las galaxias que no encajan en la secuencia de Hubble, porque no tienen una estructura regular (ya sea en forma de disco o elipsoidal), se denominan galaxias irregulares. Hubble definió dos clases de galaxias irregulares:

• Las galaxias Irr I tienen perfiles asimétricos y carecen de una bulge central o una estructura espiral obvia; en cambio contienen muchos grupos individuales de estrellas jóvenes
• Las galaxias Irr II tienen apariencias más suaves y asimétricas y no están claramente resueltas en estrellas individuales o cúmulos estelares

En su ampliación de la secuencia de Hubble, de Vaucouleurs llamó a las galaxias Irr I "irregulares de Magallanes", en honor a las Nubes de Magallanes, dos satélites de la Vía Láctea que el Hubble clasificó como Irr I. El descubrimiento de una débil estructura espiral en la Gran Nube de Magallanes llevó a de Vaucouleurs a dividir aún más las galaxias irregulares en aquellas que, como la LMC, muestran alguna evidencia de estructura espiral (a estas se les da el símbolo Sm) y aquellas que no tienen una estructura obvia, como la Pequeña Nube de Magallanes (indicada como Im). En la secuencia extendida de Hubble, los irregulares de Magallanes generalmente se colocan al final de la rama espiral del diapasón de Hubble.

Ejemplos de galaxias irregulares: M82, NGC 1427A, Gran Nube de Magallanes, Pequeña Nube de Magallanes.

Importancia física

Las galaxias elípticas y lenticulares se conocen comúnmente como galaxias de "tipo temprano", mientras que las espirales y las galaxias irregulares se denominan "tipos tardíos". Esta nomenclatura es la fuente de la creencia común, pero errónea, de que la secuencia de Hubble pretendía reflejar una supuesta secuencia evolutiva, desde galaxias elípticas hasta espirales regulares o barradas, pasando por lenticulares. De hecho, Hubble fue claro desde el principio en que tal interpretación no estaba implícita:

La nomenclatura, se enfatiza, se refiere a la posición en la secuencia, y las connotaciones temporales se hacen en el peligro de uno. Toda la clasificación es puramente empírica y sin perjuicio de las teorías de la evolución...

La imagen evolutiva parece estar respaldada por el hecho de que se observa que los discos de las galaxias espirales albergan muchas estrellas jóvenes y regiones de formación estelar activa, mientras que las galaxias elípticas están compuestas predominantemente por poblaciones estelares antiguas. De hecho, la evidencia actual sugiere lo contrario: el Universo primitivo parece estar dominado por galaxias espirales e irregulares. En la imagen preferida actualmente de la formación de galaxias, las elípticas actuales se formaron como resultado de fusiones entre estos bloques de construcción anteriores; mientras que algunas galaxias lenticulares pueden haberse formado de esta manera, otras pueden haber acumulado sus discos alrededor de esferoides preexistentes. Algunas galaxias lenticulares también pueden ser galaxias espirales evolucionadas, cuyo gas ha sido eliminado sin dejar combustible para la formación estelar continua, aunque la galaxia LEDA 2108986 abre el debate sobre esto.

Deficiencias

Una crítica común al esquema de Hubble es que los criterios para asignar galaxias a clases son subjetivos, lo que lleva a que diferentes observadores asignen galaxias a diferentes clases (aunque los observadores experimentados generalmente están de acuerdo con menos de un solo tipo de Hubble). Aunque no es realmente una deficiencia, desde el Hubble Atlas of Galaxies de 1961, el criterio principal utilizado para asignar el tipo morfológico (a, b, c, etc.) ha sido la naturaleza de los brazos espirales, en lugar de la protuberancia del disco. relación de flujo y, por lo tanto, existe un rango de relaciones de flujo para cada tipo morfológico, como ocurre con las galaxias lenticulares.

Otra crítica al esquema de clasificación del Hubble es que, al estar basado en la apariencia de una galaxia en una imagen bidimensional, las clases solo están indirectamente relacionadas con las verdaderas propiedades físicas de las galaxias. En particular, surgen problemas debido a los efectos de orientación. La misma galaxia se vería muy diferente, si se viera de canto, a diferencia de un punto de vista de frente o de “lado ancho”. Como tal, la secuencia de tipo temprano está mal representada: las galaxias ES no se encuentran en la secuencia de Hubble y las galaxias E5-E7 son en realidad galaxias S0. Además, las galaxias barradas ES y barradas S0 también están ausentes.

Las clasificaciones visuales también son menos confiables para galaxias débiles o distantes, y la apariencia de las galaxias puede cambiar según la longitud de onda de la luz en la que se observan.

Sin embargo, la secuencia de Hubble todavía se usa comúnmente en el campo de la astronomía extragaláctica y se sabe que los tipos de Hubble se correlacionan con muchas propiedades físicamente relevantes de las galaxias, como luminosidades, colores, masas (de estrellas y gas) y tasas de formación de estrellas..

En junio de 2019, científicos ciudadanos a través de Galaxy Zoo argumentaron que la clasificación habitual del Hubble, particularmente en lo que respecta a las galaxias espirales, puede no estar respaldada por evidencia. En consecuencia, es posible que sea necesario actualizar el esquema.