Введение

Класс галактик, занимающий промежуточное положение между эллиптической и спиральной галактиками.

Лентикулярная галактика (обозначается как S0) – это тип галактики, занимающий промежуточное положение между эллиптической (обозначается как E) и спиральной галактикой в схемах морфологической классификации галактик. Она содержит крупномасштабный диск, но не имеет выраженных спиральных рукавов. Лентикулярные галактики – это дисковые галактики, которые истощили или потеряли большую часть своего межзвёздного вещества и, следовательно, демонстрируют очень низкую активность звездообразования. Тем не менее, они могут сохранять значительное количество пыли в своих дисках. В результате они состоят преимущественно из стареющих звёзд (как и эллиптические галактики). Несмотря на морфологические различия, линзовидные и эллиптические галактики обладают общими свойствами, такими как спектральные характеристики и зависимости масштабирования. Обе можно рассматривать как галактики раннего типа, которые пассивно эволюционируют, по крайней мере, в локальной части Вселенной. Промежуточное положение между эллиптическими (E) и линзовидными (S0) галактиками занимают галактики ES с дисками промежуточного масштаба.

Классификация

Во многих отношениях состав линзовидных галактик похож на состав эллиптических. Например, обе они состоят преимущественно из старых, а следовательно, и красных звезд. Считается, что все их звезды старше примерно миллиарда лет, что согласуется с их отклонением от соотношения Тулли-Фишера (см. ниже). Помимо этих общих звездных характеристик, шаровые скопления встречаются в линзовидных галактиках чаще, чем в спиральных галактиках с сопоставимой массой и светимостью. Они также содержат мало или совсем не содержат молекулярного газа (отсюда и отсутствие звездообразования) и не демонстрируют значительного излучения в линиях водорода α или на длине волны 21 см. Наконец, в отличие от эллиптических галактик, они могут все еще содержать значительное количество пыли.

Трудности и методы измерения

Линзовидные галактики обладают кинематическими свойствами, общими как для спиральных, так и для эллиптических галактик. Это обусловлено значительной долей как балджа, так и диска в их структуре. Компонент балджа подобен эллиптическим галактикам тем, что поддерживается давлением за счет центрального дисперсионного движения звезд. Эта ситуация аналогична воздушному шару, где движение частиц воздуха (в случае балджа – звезд) определяется случайными движениями. Однако кинематика линзовидных галактик в основном определяется вращающимся диском. Вращательная поддержка означает, что стабильность галактики обеспечивается средним круговым движением звезд в диске. Таким образом, кинематика часто используется для разграничения линзовидных и эллиптических галактик. Определение различий между эллиптическими и линзовидными галактиками часто основывается на измерениях дисперсии скоростей (σ), скорости вращения (v) и эллиптичности (ε). Кинематика дисковых галактик обычно определяется по линиям излучения Hα или 21 см, которые, как правило, отсутствуют в линзовидных галактиках из-за недостатка холодного газа. Эти факторы значительно усложняют кинематические измерения линзовидных галактик по сравнению с обычными дисковыми галактиками.

Оффсет отношения Тулли-Фишер

Кинематическая связь между спиральными и линзовидными галактиками наиболее очевидна при анализе соотношения Талли-Фишера для спиральных и линзовидных выборок. Если линзовидные галактики являются эволюционировавшей стадией спиральных галактик, то они должны демонстрировать аналогичное соотношение Талли-Фишера со спиральными галактиками, но со сдвигом по оси светимости / абсолютной звездной величины. Это связано с тем, что более яркие, красные звезды преобладают в звездных популяциях линзовидных галактик. Пример этого эффекта можно увидеть на соседнем графике. В качестве альтернативы, было предложено, что их диски росли в результате аккреционных событий (поглощения газа и малых слияний). Ранее предполагалось, что эволюция ярких линзовидных галактик может быть тесно связана с эволюцией эллиптических галактик, в то время как более слабые линзовидные галактики могут быть более тесно связаны со спиральными галактиками, потерявшими газ под действием динамического давления, однако этот последний сценарий "издевательств" над галактиками впоследствии был поставлен под сомнение в связи с обнаружением чрезвычайно изолированных линзовидных галактик с низкой светимостью, таких как LEDA 2108986.

Стерлистые спирали

Отсутствие газа, наличие пыли, отсутствие недавнего звездообразования и вращательная поддержка – все это характеристики, которые можно было бы ожидать от спиральной галактики, исчерпавшей весь свой газ в процессе формирования звезд. Мур и соавторы также отмечают, что приливные возмущения – гравитационное влияние других, близких галактик – могут способствовать этому процессу в плотных областях. Однако наиболее убедительным подтверждением этой теории является соответствие галактик слегка сдвинутой версии соотношения Талли-Фишера, описанной выше. Статья 2012 года, предлагающая новую систему классификации, впервые предложенную канадским астрономом Сидни ван ден Бергом, для линзовидных и карликовых сфероидальных галактик (S0a, S0b, S0c, dSph), которая параллельна последовательности Хаббла для спиральных и неправильных галактик (Sa, Sb, Sc, Im), подкрепляет эту идею, демонстрируя, насколько спирально-неправильная последовательность похожа на новую для линзовидных и карликовых эллиптических галактик.

Слияния

Анализ работ Берштейна и Сандейджа показал, что линзовидные галактики обычно имеют поверхностную яркость значительно выше, чем у других классов спиральных галактик. Также предполагается, что линзовидные галактики демонстрируют большее отношение размера балджа к диску, чем спиральные галактики, и это может противоречить простой эволюции спирали с течением времени. Если бы галактики типа S0 формировались в результате слияния других спиральных галактик, эти наблюдения были бы объяснимы, а также это могло бы объяснить повышенную частоту шаровых скоплений. Однако стоит отметить, что современные модели центрального балджа, учитывающие как общий профиль Серсика, так и перемычку, указывают на меньший размер балджа, и, следовательно, на меньшее противоречие. Слияния также не могут объяснить отклонение от соотношения Талли-Фишера, не предполагая, что слившиеся галактики значительно отличались от тех, которые мы наблюдаем сегодня.

Развитие диска путем аккреции

Создание дисков в, по крайней мере, некоторых линзовидных галактиках посредством аккреции газа и небольших галактик вокруг уже существующей сфероидальной структуры впервые было предложено для объяснения соответствия между высококрасными компактными массивными сфероидальными галактиками и столь же компактными массивными балджами, наблюдаемыми в близких массивных линзовидных галактиках. В сценарии "даунсайзинга" более крупные линзовидные галактики могли формироваться первыми – в молодой Вселенной, когда было доступно больше газа – а галактики меньшей массы могли медленнее притягивать материал для формирования диска, как в случае изолированной галактики раннего типа LEDA 2108986. Внутри скоплений галактик, удаление газа давлением столкновения препятствует аккреции нового газа, который мог бы способствовать дальнейшему развитию диска.