星系分类再探
作者：Shweta Krishnan
译自SkyandTelescope.com，2011年6月28日
1936年，埃德温·哈勃得出了使用音叉图来分类星系的概念。他将椭圆星系（E）放在了叉柄上，而普通旋涡星系与棒旋星系（S与Sb）分处两叉。位于交点处的是透镜状星系（S0），他认为这是介于二者之间的结构。
70多年来，哈勃的分类法一直流行于业余与职业天文学界。但是效力于Atlas3D计划的20几名国际研究者认为，现在变革的时间可能来临了。
埃德温·哈勃的音叉图，将星系清晰地分为椭圆（E）、透镜状（S0）以及旋涡（S与Sb）三类，这一方法从1936年沿用至今。（图片提供：Atlas3D/Michele Cappellari）
Atlas3D计划始于2006年，它是一项雄心勃勃的工程，计划对260个椭圆与透镜状星系（一般称其为早型星系）进行三维测绘，使用视场积分分光法（integral-field spectroscopy）来获得星系中恒星运动的二维图象。几年来，由牛津大学的米歇尔·卡佩拉里（Michele Cappellari）、欧洲南方天文台的达沃·克拉诺维克（Davor Krajnović）与埃里克·艾姆塞伦（Eric Emsellem）以及双子天文台的理查德·麦克德米德（Richard McDermid）领导的小组发表了许多论文，提供了有关这些早型星系的新观点。
早型星系的历史很有趣。当哈勃开始观测的时候，他假设这些毫无特征的椭圆形是婴儿期的星系，会逐渐积累尘埃和气体，成长为青年期的透镜状星系，然后演化出复杂的旋涡。因此“早型星系”一词实际上是用词不当的。随后的研究表明，更有可能接近实际情况的是与之相反的路径：椭圆和透镜状星系实际上是古老的星系，可能是从衰老的旋涡系统演化而来的。
这张椭圆星系NGC 4472的照片是由斯隆数字巡天拍摄的。NGC 4472是Atlas3D计划的260个早型星系样本之一，通过结合可见光图象与视场积分分光的数据，小组辨认出它有着缓慢的自转。（图片提供：WikiSky/SDSS）
卡佩拉里说：“我们关注早型星系的原因是，它们据信是星系演化的终点。它们已经耗尽了其中可以产生恒星的气体，现在‘颜色发红，死气沉沉’。出于这些理由，它们是搜索几十亿年星系演化化石记录的理想地点。”
在可见光图象中，这些早型星系（由老年恒星以及少量气体尘埃组成）看起来光滑平整，而旋涡星系拥有闪耀着活跃产星活动的旋臂，且后者的星系盘富含气体和尘埃。另外旋涡星系中的大多数恒星在中央盘面内作同方向选转，星系具有明显的净自转，而一般人们认为早型星系中的恒星是在更圆滑的范围内随机运动的，彼此的角动量互相抵消，整个这样的系统净自转很不明显。
Atlas3D小组使用视场积分分光法来获得早型星系中恒星运动的二维图象。结合自转数据与可见光图象，小组得出的结论是，这些星系可以被分为快速与慢速自转两类。（图片提供：Atlas3D/Michele Cappellari）
不过Atlas3D小组结合图象与自转数据之后发现，大多数早型星系（甚至是椭圆星系）都是缓慢自转的椭球体，自转速度几乎与旋涡星系相当。根据这一发现，小组建议早型星系应该被重新分类为“慢速自转体”与“快速自转体”两类。在研究进行之前，样本中的260个早型星系有68个被归类为椭圆星系，192个被认为是透镜状星系。然而进行了速度测绘之后，小组确信他们可以更好地将其判断为36个慢速自转体以及224个快速自转体。
来自多伦多大学的小组成员安妮—玛丽·魏曼（Anne-Marie Weijmans）说：“这并非物理上的差异。快速自转的早型星系看起来仍旧是椭圆形或者是透镜状的。它们并非旋涡星系，原因是不具备旋臂与星系盘。”
另一名小组成员、荷兰ASTRON的汤姆·奥斯特洛（Tom Oosterloo）说：“外观可能是具有欺骗性的。”卡佩拉里解释道：“哪怕看起来是椭圆形的，在天空中极其圆滑且毫无特征的天体也可能是倾斜的，是快速自转盘面。我们惊人的新结果是，对于被专业天文学家归类为椭圆的星系来说，错误分类的比例可以高达66%！”
Atlas3D小组提出，用“梳形图”来代替哈勃星系分类的音叉图。早型星系位于梳柄，根据其净自转分类，旋涡星系沿三支梳齿排布。位于梳齿与梳柄结合处的快速自转体可能是从旋涡星系族群演化而来的。（图片提供：Atlas3D/Michele Cappellari）
小组利用这些发现提出了替代哈勃音叉图的分类法：Atlas3D梳形图。它将早型星系沿梳柄排布，自转速度依次递增，而旋涡星系占据的是三支梳齿而非音叉的两叉。快速自转的星系位于梳齿与梳柄的连接处，它们可能是由旋涡星系族群演化而来的。
卡佩拉里确信，人们应该对新的结果有概念，举例来说，星系动物园这一全民科学计划应该考虑它，后者是让研究小组与感兴趣的外行一道根据可见光波段的外形来为星系分类。最终Atlas3D小组希望，“梳形图”可以代替哈勃中意的音叉图。
