Una galaxia elíptica es un tipo de galaxia con una forma aproximadamente elipsoidal y una imagen suave y casi sin rasgos distintivos. Son una de las cuatro clases principales de galaxias descritas por Edwin Hubble en su secuencia de Hubble y en su obra de 1936 El reino de las nebulosas [1] , junto con las galaxias espirales y lenticulares . Las galaxias elípticas (E) son, junto con las galaxias lenticulares (S0) con sus discos de gran escala, y las galaxias ES [2] [3] [4] con sus discos de escala intermedia, un subconjunto de la población de galaxias de "tipo temprano".
La mayoría de las galaxias elípticas están compuestas por estrellas más antiguas y de baja masa , con un medio interestelar escaso , y tienden a estar rodeadas por un gran número de cúmulos globulares . La actividad de formación de estrellas en las galaxias elípticas suele ser mínima; sin embargo, pueden atravesar breves períodos de formación estelar cuando se fusionan con otras galaxias. [5] Se cree que las galaxias elípticas constituyen aproximadamente el 10-15% de las galaxias en el supercúmulo de Virgo , y no son el tipo dominante de galaxia en el universo en general. [6] Se encuentran preferentemente cerca de los centros de los cúmulos de galaxias . [7]
Las galaxias elípticas varían en tamaño desde las elípticas enanas con decenas de millones de estrellas hasta las supergigantes de más de cien billones de estrellas que dominan sus cúmulos de galaxias. Originalmente, Edwin Hubble planteó la hipótesis de que las galaxias elípticas evolucionaron hasta convertirse en galaxias espirales, lo que más tarde se descubrió que era falso, [8] aunque la acumulación de gas y galaxias más pequeñas puede formar un disco alrededor de una estructura elipsoidal preexistente. [9] [10] Las estrellas que se encuentran dentro de las galaxias elípticas son, en promedio, mucho más antiguas que las estrellas que se encuentran en las galaxias espirales. [8]
Las galaxias elípticas se caracterizan por varias propiedades que las distinguen de otras clases de galaxias. Son masas esféricas u ovoides de estrellas, privadas de gases formadores de estrellas. Además, hay muy poca materia interestelar (ni gas ni polvo), lo que da como resultado bajas tasas de formación de estrellas , pocos cúmulos estelares abiertos y pocas estrellas jóvenes; más bien, las galaxias elípticas están dominadas por poblaciones estelares antiguas , lo que les da colores rojos. Las galaxias elípticas grandes suelen tener un extenso sistema de cúmulos globulares . Por lo general, tienen dos poblaciones distintas de cúmulos globulares: una que es más roja y rica en metales, y otra que es más azul y pobre en metales. [14]
Las propiedades dinámicas de las galaxias elípticas y los bulbos de las galaxias de disco son similares, lo que sugiere que pueden formarse mediante los mismos procesos físicos, aunque esto sigue siendo controvertido. Los perfiles de luminosidad de las galaxias elípticas y los bulbos se ajustan bien a la ley de Sersic , y una variedad de relaciones de escala entre los parámetros estructurales de las galaxias elípticas unifican la población. [16]
Toda galaxia elíptica masiva contiene un agujero negro supermasivo en su centro. Las observaciones de 46 galaxias elípticas, 20 bulbos clásicos y 22 pseudobulbos muestran que cada una contiene un agujero negro en el centro. [17] La masa del agujero negro está estrechamente correlacionada con la masa de la galaxia, [18] evidenciada a través de correlaciones como la relación M–sigma que relaciona la dispersión de velocidad de las estrellas circundantes con la masa del agujero negro en el centro.
Las galaxias elípticas se encuentran preferentemente en cúmulos de galaxias y en grupos compactos de galaxias .
A diferencia de las galaxias espirales planas con organización y estructura, las galaxias elípticas son más tridimensionales, sin mucha estructura, y sus estrellas están en órbitas algo aleatorias alrededor del centro.
Las galaxias más grandes son las elípticas supergigantes, o galaxias de tipo cD . Las galaxias elípticas varían mucho tanto en tamaño como en masa, con diámetros que van desde 3.000 años luz hasta más de 700.000 años luz, y masas desde 10 5 hasta casi 10 13 masas solares. [19] Este rango es mucho más amplio para este tipo de galaxia que para cualquier otro. Las más pequeñas, las galaxias elípticas enanas , pueden no ser más grandes que un cúmulo globular típico , pero contienen una cantidad considerable de materia oscura que no está presente en los cúmulos. La mayoría de estas pequeñas galaxias pueden no estar relacionadas con otras elípticas.
La clasificación de Hubble de las galaxias elípticas contiene un número entero que describe cuán alargada es la imagen de la galaxia. La clasificación está determinada por la relación entre los ejes mayor ( a ) y menor ( b ) de las isofotas de la galaxia :
Así, para una galaxia esférica con a igual a b , el número es 0, y el tipo de Hubble es E0. Aunque el límite en la literatura es de alrededor de E7, se sabe desde 1966 [2] que las galaxias E4 a E7 son galaxias lenticulares mal clasificadas con discos inclinados en diferentes ángulos respecto a nuestra línea de visión. Esto se ha confirmado mediante observaciones espectrales que revelan la rotación de sus discos estelares. [21] [22] Hubble reconoció que su clasificación de forma depende tanto de la forma intrínseca de la galaxia, como del ángulo con el que se observa la galaxia. Por lo tanto, algunas galaxias con tipo de Hubble E0 son en realidad alargadas.
A veces se dice que hay dos tipos físicos de elípticas: las elípticas gigantes con isofotas de forma ligeramente "cuadrada", cuyas formas son resultado de un movimiento aleatorio que es mayor en algunas direcciones que en otras (movimiento aleatorio anisotrópico); y las elípticas normales y enanas "disky" , que contienen discos. [23] [24] Sin embargo, esto es un abuso de la nomenclatura, ya que hay dos tipos de galaxias de tipo temprano, las que tienen discos y las que no los tienen. Dada la existencia de galaxias ES con discos de escala intermedia, es razonable esperar que haya una continuidad desde E a ES, y hacia las galaxias S0 con sus discos estelares de gran escala que dominan la luz en radios grandes.
Las galaxias esferoidales enanas parecen ser una clase distinta: sus propiedades son más similares a las de las galaxias irregulares y de tipo espiral tardío.
En el extremo grande del espectro elíptico, hay más divisiones, más allá de la clasificación de Hubble. Más allá de las elípticas gigantes gE , se encuentran las galaxias D y las galaxias cD . Estas son similares a sus hermanas más pequeñas, pero más difusas, con grandes halos que pueden pertenecer tanto al cúmulo de galaxias en el que residen como a la galaxia gigante ubicada en el centro.
En los últimos años, la evidencia ha demostrado que una proporción razonable (~25%) de las galaxias de tipo temprano (E, ES y S0) tienen depósitos de gas residual [25] y formación estelar de bajo nivel. [26]
Los investigadores del Observatorio Espacial Herschel han especulado que los agujeros negros centrales en las galaxias elípticas impiden que el gas se enfríe lo suficiente para la formación de estrellas. [27]
