Vad är elliptiska galaxer?

Galaxer är enorma stjärnstäder och de äldsta strukturerna i universum. De innehåller stjärnor, moln med gas och damm, planeter och andra föremål, inklusive svarta hål. De flesta galaxer i universum är spiralgalaxer, ungefär som vår egen Vintergatan. Andra, såsom de stora och små magelliska molnen, är kända som "oregelbundna" galaxer på grund av deras ovanliga och ganska amorfa former. Men en betydande procentandel, kanske 15% eller så, av galaxer är vad astronomer kallar "elliptiska".

Som namnet antyder sträcker sig elliptiska galaxer från sfäriskt formade stjärnor av stjärnor till mer långsträckta former som liknar konturen för en amerikansk fotboll. Vissa är bara en bråkdel av storleken på Vintergatan medan andra är många gånger större, och åtminstone en elliptisk som heter M87 har en synlig stråle av material som strömmar bort från sin kärna. Elliptiska galaxer verkar också ha en stor mängd mörk materia, något som skiljer även de minsta dvärg elliptiska från enkla stjärnkluster. Globulära stjärnkluster är till exempel tätare gravitationsbundet än galaxer och har i allmänhet färre stjärnor. Många globulars är dock lika gamla som (eller till och med äldre än) galaxerna där de går i bana. De formades troligen ungefär samtidigt som deras galaxer. Men det betyder inte att de är elliptiska galaxer.

Elliptiska galaxer är märkbart frånvarande av gas, vilket är den viktigaste komponenten i stjärnbildande regioner. Därför stjärnor i dessa galaxer tenderar att vara mycket gamla, och stjärnbildningsregioner är relativt sällsynta i dessa objekt. Dessutom tenderar de gamla elliptiska stjärnorna att vara gula och rödaktiga; vilket enligt vår förståelse av den stellar evolutionen innebär att de är mindre, mörkare stjärnor.

Varför inga nya stjärnor? Det är en bra fråga. Flera svar kommer att tänka på. När många stora stjärnor bildas dör de snabbt och återfördelar mycket av sin massa under en supernovahändelse, vilket lämnar frön för nya stjärnor att bildas. Men eftersom mindre massstjärnor tar tiotals miljarder år att utvecklas till planetariska nebulosor, hastigheten vid vilken gas och damm distribueras i galaxen är mycket låg.

När gas från en planetnebulosa eller en supernovaexplosion slutligen drifter till det intergalaktiska mediet, det finns vanligtvis inte tillräckligt för att börja bilda en ny stjärna. Mer material behövs.

Eftersom stjärnbildningen verkar ha upphört i många elliptiska ämnen misstänker astronomer att en period med snabb bildning måste ha hänt tidigt i galaxens historia. En teori är att elliptiska galaxer främst kan bildas genom kollision och sammanslagning av två spiralgalaxer. De nuvarande stjärnorna i dessa galaxer skulle blandas, medan gasen och dammet skulle kollidera. Resultatet skulle bli en plötslig utbrott av stjärnbildning, använder upp mycket av tillgängligt gas och damm.

Simuleringar av dessa sammanslagningar visar också att den resulterande galaxen skulle ha en formation som liknar elliptiska galaxer. Detta förklarar också varför spiralgalaxer tycks dominera, medan elliptiska är mer sällsynta.

Detta förklarar också varför vi inte ser så många elliptiska ämnen när vi undersöker de äldsta galaxerna vi kan upptäcka. De flesta av dessa galaxer är istället kvasarer - en typ av aktiv galax.

Vissa fysiker har teoretiserat att mitt i varje galax, nästan oavsett typ, ligger a supermassivt svart hål. Vår mjölkväg har verkligen en, och vi har observerat dem i många andra. Även om detta är något svårt att bevisa, även i galaxer där vi inte direkt "ser" ett svart hål, betyder det inte nödvändigtvis att man inte är där. Det är troligt att åtminstone alla (icke-dvärg) elliptiska (och spiral) galaxer som vi har observerat innehåller dessa gravitationsmonster.

Astronomer studerar för närvarande dessa galaxer för att se vilken effekt det svarta hålets existens har på deras tidigare stjärnbildningsgrader.

Redigerad av Carolyn Collins Petersen