Морфология галактики — её наблюдаемое строение: диск, спиральные рукава, перемычка, центральное утолщение или сфероидальная форма. Она не задаётся одной скоростью вращения, массой или наличием чёрной дыры. Это след всей динамической истории звёзд, газа и тёмной материи.
Почему возникает диск
При формировании галактики газ теряет энергию и сжимается, но его угловой момент не исчезает. Если достаточная его доля сохраняет согласованное вращение, вещество оседает в плоский диск. Звёзды в таком диске в среднем движутся в одном направлении, хотя их орбиты не являются идеальными кругами.
Спиральные рукава — не неизменные материальные «спицы». Газ и звёзды входят в рукав и покидают его; гравитационные возмущения и самогравитация диска поддерживают крупный узор. Молодые яркие звёзды подчёркивают те участки, где газ сжимается и образует звёзды.
Диск, балдж и эллиптическая галактика
В сфероидальном компоненте звёздные орбиты сильнее различаются по наклону и вытянутости. Поэтому эллиптическая галактика не является просто «медленно вращающимся диском». Это другая система орбит, в которой нет одной холодной плоской компоненты, доминирующей над случайными движениями.
Центральное утолщение, или балдж, тоже не однородно. Классический балдж может свидетельствовать о древних слияниях, а дископодобный псевдобалдж может медленно нарастать за счёт переноса газа и звёзд под действием перемычки.
Газ и звездообразование
Холодный газ может рассеивать энергию, оседать в диск и поддерживать новое звездообразование. Газовая доля поэтому связана и с видом галактики, и с её цветом: молодые массивные звёзды сильно светят в голубой и ультрафиолетовой области.
Потеря или нагрев газа гасит звездообразование. Диск без ярких рукавов может стать линзовидной галактикой, не превращаясь при этом в эллиптическую. Поэтому классы не следует читать как одну обязательную лестницу.
Слияния, окружение и медленная эволюция
Столкновение галактик искажает диски, запускает вспышки звездообразования и перераспределяет орбиты. Крупное слияние может динамически нагреть звёздные орбиты и создать сфероидальный остаток. Малые спутники утолщают диск и растят его балдж. Если после слияния остаётся или поступает новый газ, диск может частично восстановиться.
В скоплениях галактика встречает горячий межгалактический газ и частые гравитационные возмущения. Давление среды может снять газ, а пролёты и приливы — изменить орбиты. Внутри изолированного диска перемычка и спиральные возмущения медленно переносят угловой момент и вещество. Это называют секулярной эволюцией.
Какую роль играет центральная чёрная дыра
У большинства массивных галактик есть сверхмассивная чёрная дыра, но один факт её наличия не делает галактику спиральной или эллиптической. При активной аккреции излучение и выбросы могут нагревать или выталкивать газ, влияя на темп звездообразования. Это один из процессов обратной связи, а не простой переключатель формы.
Одинаковый тип на снимке тоже не означает одинаковую историю. Две линзовидные галактики могли потерять газ разными путями. Поэтому морфологию сопоставляют с кинематикой звёзд и газа, возрастами звёздных популяций, химическим составом и окружением.
