CÁC THIÊN HÀ ELIP: SỰ HÌNH THÀNH, ĐẶC ĐIỂM, LOẠI, VÍ DỤ - ARTE - 2025

Các thiên hà elip là các vật thể thiên văn hình elip. Bên trong, những thiên hà này là nơi sinh sống của hàng triệu ngôi sao, hành tinh, một số khí, bụi và vật chất tối dồi dào, tất cả được liên kết với nhau nhờ lực hấp dẫn.

Chúng thiếu cấu trúc rõ ràng và độ sáng của chúng khá đồng đều, vì các ngôi sao phân bố đều đặn về phía các cạnh, nơi ánh sáng khuếch tán mượt mà dưới dạng một vầng hào quang rất mờ.

Hình 1. Thiên hà hình elip sáng NGC 3610 trong chòm sao Ursa Major, được kính thiên văn Hubble nhìn thấy. Nguồn: Wikimedia Commons.

Sự hình thành và tiến hóa

Ban đầu, các nhà vật lý thiên văn nghĩ rằng một sự sụp đổ lớn là nguyên nhân tạo ra một thiên hà hình elip, dẫn đến sự hình thành sao dữ dội và cuối cùng đã chấm dứt. Giả thuyết này được ủng hộ bởi thực tế là quần thể sao của các thiên hà này lâu đời hơn so với các loại thiên hà khác.

Mặt khác, trong các thiên hà elip có rất ít khí và bụi, được gọi là vật chất giữa các vì sao, chính xác là nguyên liệu thô cần thiết để hình thành các ngôi sao mới.

Nhưng các quan sát hiện tại xác nhận rằng mặc dù có sự ổn định rõ ràng, các thiên hà không hề tĩnh. Lực hấp dẫn khiến chúng chủ động tương tác với nhau bất cứ khi nào có cơ hội.

Vì lý do này, giả thuyết hiện đang thịnh hành rằng các thiên hà elip có nguồn gốc đa dạng và các thiên hà có hình dạng khác có khả năng trở thành thiên hà elip theo thời gian.

Lực hấp dẫn có thể gây ra va chạm tạo ra sự hợp nhất cuối cùng. Những sự kiện có cường độ như vậy không phải là hiếm, vì lực hấp dẫn mở ra cánh cửa cho khả năng này. Hơn nữa, các thiên hà elip thường được tìm thấy ở giữa các cụm thiên hà, nơi có cơ hội bẫy vật chất và hợp nhất với các thiên hà khác.

Hình 2. Hai thiên hà hợp nhất này được gọi là "The Mice". Họ nằm trong chòm sao Coma Berenice. Nguồn: Wikimedia Commons.NASA, H. Ford (JHU), G. Illingworth (UCSC / LO), M.Clampin (STScI), G. Hartig (STScI), Nhóm Khoa học ACS và ESA

Điều này được xác nhận bởi thực tế là các ngôi sao trẻ màu xanh đã được phát hiện trong nội thất của một số thiên hà hình elip - thiên hà lùn xanh - cho thấy chúng không hoàn toàn không có vật chất giữa các vì sao.

Người ta cũng cho rằng khi các thiên hà xoắn ốc sử dụng hết nguyên liệu thô của chúng, chúng sẽ phát triển thành hình dạng thấu kính, tức là hình đĩa không có các nhánh xoắn ốc. Các va chạm liên tiếp với các thiên hà khác sẽ dẫn đến mất đĩa và biến đổi thành ellipsoid.

Đặc điểm chung

Để có được giá trị gần đúng với các kích thước trong vũ trụ, các đơn vị khoảng cách thường được sử dụng trên Trái đất là không phù hợp. Trong thiên văn học năm ánh sáng, parsec (pc) và kiloparsec (kpc) được sử dụng phổ biến:

1 kpc = 1000 pc = 3300 năm ánh sáng

Trong phép đo khối lượng của các vật thể khổng lồ như thiên hà, đơn vị gọi là khối lượng mặt trời được sử dụng, được ký hiệu là M☉ tương đương với 2 x 10 ^ 30 kg.

Về đặc điểm chung của các thiên hà hình elip, rõ ràng điểm đặc biệt nhất là hình dạng của chúng, từ gần như hình cầu đến hình elip rất dẹt.

Như đã giải thích ở phần đầu, các thiên hà hình elip rất không có cấu trúc. Chúng có hình dạng elip được phân bố khá đều đặn và được bao quanh bởi một vầng sáng mờ, ở mức độ lớn hơn hoặc nhỏ hơn. Chúng thiếu một đĩa hoặc cấu trúc khác nổi bật đáng kể.

Chúng có thể có các thiên hà vệ tinh, các thiên hà nhỏ hơn nhiều nằm dưới sự thống trị của lực hấp dẫn, mặc dù điều này không dành riêng cho các thiên hà elip, bởi vì Dải Ngân hà của chúng ta, một thiên hà xoắn ốc có thanh chắn, có Đám mây Magellan là vệ tinh.

Một số còn có các cụm sao hình cầu, có thể bị nhầm lẫn với các thiên hà lùn hình elip. Về mặt động học, các ngôi sao tạo nên một thiên hà elip thường đi theo những quỹ đạo phức tạp và mômen động lượng của thiên hà được cho là có độ lớn thấp.

Khối lượng và kích thước

Có rất nhiều sự thay đổi về kích thước. Bởi vì chúng có ít khí và bụi giữa các vì sao, khối lượng của một thiên hà hình elip là khối lượng sao. Số lượng các ngôi sao có thể thay đổi từ vài triệu ngôi sao đến một triệu triệu ngôi sao.

Các ước tính cho đến nay cho thấy đường kính từ 1-200 kpc và trong trường hợp đặc biệt là 1 Megaparsec - khoảng 3 triệu năm ánh sáng.

Thông thường khối lượng nằm trong khoảng 10 ^ 6-10 ^ 13 M☉. Các thiên hà elip nhỏ, còn được gọi là thiên hà lùn, có rất nhiều trong vùng lân cận của thiên hà Milky Way của chúng ta.

Ở một thái cực khác là những thiên hà hình elip khổng lồ, có độ sáng bất thường. Trên thực tế, lớp này có các thiên hà lớn nhất đã biết, thường nằm ở trung tâm của các cụm thiên hà, vì vậy chúng rất có thể có kích thước khổng lồ khi hợp nhất với các thiên hà lân cận.

Các loại

Nhà thiên văn học Edwin Hubble đã phân loại các thiên hà theo hình dạng của chúng và thiết lập năm mẫu cơ bản. Phân loại của nó bao gồm: hình elip, hình thấu kính, xoắn ốc, xoắn ốc có vạch và không đều. Hầu hết các thiên hà, khoảng 90% là hình elip hoặc xoắn ốc.

Hubble đã đặt các thiên hà hình elip vào đầu sơ đồ phân loại của mình, gọi chúng là "các thiên hà kiểu sơ khai" vì ông tin rằng sau này chúng tiến hóa thành các dạng khác.

Nếu a là bán trục chính và b là bán trục nhỏ của elip, elipticity e được cho bởi:

E = 1 - b / a

E là một thước đo chỉ ra mức độ dẹt của hình elip, ví dụ: nếu a và b rất gần nhau, thương số b / a là xấp xỉ 1 và ellipticity bằng 0, dẫn đến một thiên hà hình cầu.

Giá trị được chấp nhận cao nhất cho E là 3 và trong phân loại của Hubble, vị trí đầu tiên bên trái được chiếm bởi các thiên hà hình cầu, được ký hiệu là E0, tiếp theo là các loại trung gian E1, E2, … cho đến khi đạt đến EN, trong đó N = 10 (1- b / a).

Những cái phẳng nhất từng được biết đến đạt tới E7, vì trên giá trị này, cấu trúc của thiên hà bị mất.

Bản thân Hubble đã sửa đổi phân loại ban đầu của mình khi có thêm thông tin. Các nhà vật lý thiên văn khác cũng vậy để đưa vào các đặc điểm mới ngoài hình dạng elip đơn thuần. Đối với điều này, các chữ cái khác đã được sử dụng, cũng như các chữ cái thường.

Các thiên hà hình elip hình vuông (hình hộp) và hình tròn (hình đĩa)

Bên ngoài chuỗi Hubble, Ralf Bender và các cộng sự của ông đã đề xuất vào năm 1988 hai thuật ngữ mới để phân loại các thiên hà elip, không chỉ tính đến hình dạng mà còn cả các đặc điểm rất quan trọng khác.

Theo cách này, chúng được nhóm lại thành "boxy" và "disky", được dịch tương ứng thành hình vuông và hình tròn. Sự phân loại này được thực hiện có tính đến các đường đẳng áp nối các điểm có cùng độ sáng trên bề mặt thiên hà.

Điều thú vị là những đường này không theo hình elip. Trong một số thiên hà, chúng có xu hướng khá hình chữ nhật và ở một số thiên hà khác, chúng có hình dạng một cái đĩa, do đó có tên như vậy.

Những hình vuông có độ sáng lớn hơn, lớn hơn và hoạt động hơn, theo nghĩa là chúng có nguồn vô tuyến, cũng như tia X. Những hình vuông có độ sáng dịu hơn ở khía cạnh này và độ sáng của chúng thấp hơn.

Vì vậy, ngay cả khi có cùng phân loại trong chuỗi Hubble, hai thiên hà elip có thể có các đặc điểm khác nhau nếu một trong số chúng là hình hộp hoặc hình vuông và thiên hà kia là hình hộp hoặc hình tròn. Những thứ này sẽ có xu hướng quay cao hơn, trong khi hình hộp có thể là kết quả của nhiều sự hợp nhất và tương tác giữa các thiên hà.

Các thiên hà kiểu cD hình elip

Chúng là những thiên hà hình elip khổng lồ đến nỗi không thể bỏ sót chúng khi nói đến chủ đề. Chúng có thể rộng 1 Mega-parsec và được tìm thấy ở giữa các cụm thiên hà.

Kích thước của chúng có lẽ là do chúng là kết quả của sự hợp nhất của một số thiên hà: từ 10 ¹³ đến 10 ¹⁴ M☉. Chúng có một hạt nhân trung tâm rất sáng và là nơi sinh sống của hàng trăm nghìn cụm sao cầu. Ngoài ra, người ta cho rằng chúng chứa một lượng lớn vật chất tối, cần thiết để giải thích rằng nó vẫn cố kết.

Hình 3. So sánh các thiên hà trong đó nổi bật là thiên hà hình elip khổng lồ IC 1101. Nguồn: Wikimedia Commons.

Sao lớn nhất cho đến nay là IC 1101 trong cụm Abell 2029, trong chòm sao Xử Nữ. Nó được William Herschel phát hiện vào năm 1790 và ước tính có đường kính tối đa là 6 triệu năm ánh sáng.

Vì lõi của nó cực kỳ hoạt động, nên có vẻ như nó không phải là nơi chứa các dạng sống, hoặc ít nhất là không như chúng ta biết trên Trái đất.

Ví dụ

Các thiên hà hình elip thường được tìm thấy ở giữa các cụm thiên hà, là sự liên kết của các thiên hà lớn hơn hoặc ít hơn. Trong chòm sao Xử Nữ và trong Coma Berenice có những cụm đáng chú ý.

Vì hầu hết các thiên hà đều ở rất xa nên mắt thường khá khó nhận biết, nhưng sử dụng kính thiên văn hoặc ống nhòm chất lượng tốt thì có thể phân biệt được các loại thiên hà.

Trên mạng có rất nhiều bản đồ, cũng như các ứng dụng để khám phá các đối tượng thiên văn. Các thiên hà thường không có tên riêng, với một số ngoại lệ như Dải Ngân hà, Tiên nữ, Xoáy nước hoặc Thiên hà Xoáy nước và thiên hà Sombrero.

Hầu hết được biểu thị bằng mã danh mục: danh mục Messier (M), NGC hoặc Danh mục chung mới, và Danh mục chỉ mục IC, cho từ viết tắt của nó bằng tiếng Anh.

Galaxy M87

Thiên thể sao được gọi là M87 (hoặc NGC 4486) thuộc cụm thiên hà trong chòm sao Xử Nữ. Nó nằm trong số những thiên hà hình elip gần Trái đất nhất, cách khoảng 53 triệu năm ánh sáng và thuộc loại hình hộp được mô tả trong phần trước. Nó có một hạt nhân rất hoạt động về tần số vô tuyến và phát xạ plasma.

Nó có khối lượng gấp đôi Dải Ngân hà của chúng ta, không bao gồm vật chất tối. Nếu điều này có thể được phát hiện, M87 sẽ hóa ra có khối lượng lớn hơn khoảng 200 lần so với Dải Ngân hà. Khoảng 12.000 cụm sao cầu đã được xác định trong M87.

Hình 4. Thiên hà hình elip M87 nhìn thấy bằng kính viễn vọng Hubble. Nguồn: Wikimedia Commons.

M87 phát ra một tia vật chất dài khoảng 5.000 năm ánh sáng, được cho là đến từ một lỗ đen khổng lồ được bao quanh bởi vật chất nóng không chính xác ở trung tâm.

Galaxy M32

Đây là một thiên hà hình elip lùn đồng hành với Andromeda, trong chòm sao cùng tên. Bởi vì nó rất nhỏ và quay xung quanh một vật thể rất lớn, một số chuyên gia cho rằng nó là lõi của một thiên hà cổ đại bị chia cắt bởi một sự sụp đổ trọng trường nào đó.

Hình 5. Hình này cho thấy thiên hà xoắn ốc Andromeda, và thiên hà hình elip nhỏ M32 là chấm nhỏ bên trái trung tâm. Nguồn: Wikimedia Commons. Torben hansen

Có thể trong thời cổ đại, nó đã va chạm với chính Tiên nữ và trong các hình ảnh, bạn có thể thấy các ngôi sao bên ngoài của M32 bị hút về phía người hàng xóm lớn hơn của chúng như thế nào.

Người giới thiệu

1. Carroll, B. Giới thiệu về Vật lý Thiên văn Hiện đại. lần 2. Phiên bản. Lề. 874-1037.
2. Ngân hà. Phục hồi từ: es.wikipedia.org
3. Làm thế nào nó hoạt động. 2016. Sách Không gian. Thứ 8. Ed. Imagine Publishing Ltd. 134-150.
4. Các thiên hà. Được khôi phục từ: astrofisica.cl/astronomiaparatodos.
5. Mutlaq, J. Các thiên hà Elip. Lấy từ: docs.kde.org.
6. Oster, L. 1984. Thiên văn học hiện đại. Biên tập Reverté. 315-394.
7. Pasachoff, J. 1992. Các ngôi sao và hành tinh. Hướng dẫn thực địa Peterson. 148-154.
8. Wikipedia. Thiên hà hình elip M87. Được khôi phục từ: es.wikipedia.org.