椭圆星系

椭圆星系是具有近似椭球的形状和平滑、几乎无特征形像的一种星系。它们是爱德温·哈伯在他的哈伯序列和1936年的著作《星云的领域》中描述的三大星系类别之一^[1]，另外两种类别是螺旋星系和透镜星系。 椭圆星系（E）、透镜星系（S0）及其大尺度盘和ES星系^[2][3][4]，它们是“早期型”星系群的一个子集，具有中等规模的圆盘。 大多数椭圆星系由较老的恒星、低质量恒星和稀疏的星际介质组成，它们往往被大量的球状星团包围。椭圆星系中的恒星形成活动通常很少；然而，当它们与其他星系合并时，可能会经历短暂的恒星形成期^[5]。椭圆星系被认为约占室女座超星系团星系成员数量的10-15%，它们不是整个宇宙中占主导地位的星系类型^[6]。它们被发现更倾向于在星系团的中心附近^[7]。

巨大的椭圆星系ESO 325-4。

椭圆星系的大小从拥有数千万颗恒星的矮椭圆星系，到超过100万亿颗恒星，主宰其星系团的超巨星系。最初，爱德温·哈伯假设椭圆星系演化成螺旋星系，后来发现这是错误的^[8]，然而气体和较小星系的吸积可能会在预先存在的椭球结构周围形成一个圆盘^[9][10]。 椭圆星系内发现的恒星平均比螺旋星系中发现的恒星要古老得多^[8]。

例子

• 3C 244.1
• M49 (NGC 4472)
• M59 (NGC 4621)
• M60 (NGC 4649)
• M87 (NGC 4486)：其超大质量黑洞是第一个被事件视界望远镜成像的黑洞^[11][12]。
• M89 (NGC 4552)
• M105 (NGC 3379)
• NGC 4697：NGC 4697星系群的一部分
• ESO 383-76：已知最大星系之一。
• IC 1101：Abell 2029的中心星系
• 武仙座A：超巨椭圆星系
• 马菲1（Maffei 1）：最近的巨型椭圆星系
• CGCG 049-033：以发现最长的星系喷流而闻名
• Centaurus A (NGC 5128)：具有特殊形态和不寻常尘埃带的椭圆/透镜状电波星系。
• NeVe 1（英语：NeVe 1）：这是已知最强大的天文事件，蛇夫座超星系团爆发的源头。
• M86（NGC 4406）：位于星座室女座的椭圆星系或透镜星系

一般特性

椭圆星系IC 2006^[13]。

椭圆星系有几个特性，使其有别于其他类型的星系。它们是球状或卵圆形的星系，缺乏造星气体。此外，星际物质很少（既不是气体也不是尘埃），这导致恒星形成率低，疏散星团很少，年轻恒星也很少；椭圆星系主要由老恒星群体主导，因此呈红色。大型椭圆星系通常有一个庞大的球状星团系统。它们通常有两种不同的球状星团：一种偏红，富含金属，另一种偏蓝，缺乏金属^[14]。

影像中的星系是一个巨大的椭圆星系：4C 73.08^[15]。

椭圆星系和盘状星系的动力学性质相似，表明它们可能是由相同的物理过程形成的，尽管这仍然存在争议。椭圆星系和核球的光度轮廓都很好地符合塞尔西奇剖面（英语：Sérsic profile），椭圆星系结构参数之间的一系列缩放关系统一了总体^[16]。

每个大质量椭圆星系的中心都有一个超大质量黑洞。对46个椭圆星系、20个经典核球和22个伪核球的观测表明，每个星系的中心都有一个黑洞^[17]。黑洞的质量与星系的质量密切相关^[18]，通过诸如将周围恒星的速度色散与中心黑洞的质量联系起来的M-sigma关系（英语：M–sigma relation）等相关性来证明。

椭圆星系优先出现在星系团和致密的星系群中。

与具有组织和结构的扁平螺旋星系不同，椭圆星系更具三维性，没有太多结构，它们的恒星围绕中心的轨道是有些随机的。

尺寸和形状

武仙座A是一个超巨椭圆星系，也是一个电波星系。图中以粉红色显示的电波瓣直径超过一百万光年。

最大星系是超巨椭圆星系，或cD型星系。椭圆星系的大小和质量差异很大，直径从3,000光年到70多万光年不等，质量从10⁵到近10¹³太阳质量^[19]。这个范围比其它任何类型的星系都要宽得多。最小的矮椭圆星系可能不比典型的球状星团大，但含有大量不存在于星团中的暗物质。这些小星系中的大多数可能与其它椭圆星系无关。

明亮的中心天体是超巨椭圆星系SDSS J142347.87+240442.4，它是MACS J1423.8+2404星系团的主导成员，直径为38万光年^[20]。注意引力透镜效应。

椭圆星系的哈伯分类包含一个整数，用于描述星系影像的拉长程度。The Hubble classification of elliptical galaxies contains an integer that describes how elongated the galaxy image is. 分类是由星系的长轴（“a”）与短轴（“b”）的比率决定的：

${\displaystyle 10\times \left(1-{\frac {b}{a}}\right)}$

因此，对于一个“a”等于“b”的球形星系，其数值是0，并且哈伯类型是E0。但自1966年以来，已经知道文献中的极限值是E7了^[2]。E4至E7星系是错误分类的透镜状星系，其圆盘与我们的视线成不同角度倾斜。这一点得到了证实：通过光谱观测揭示了它们恒星盘的旋转^[21][22]。哈伯认识到，他的形状分类既取决于星系的内在形状，也取决于观察星系的角度。 因此，一些哈伯E0型星系实际上是细长的。

有时人们说椭圆有两种物理类型：具有略微“方形”等厚线的巨型椭圆星系，其形状是由随机运动引起的，在某些方向上比在其它方向上更大（各向异性随机运动）；以及包含圆盘的“圆盘状”一般和矮椭圆^[23][24]。然而，这是对命名法的滥用，因为有两种类型的早期星系，有盘的星系和没有盘的星系。考虑到存在具有中等尺度盘的ES星系，可以合理地预期，从E到ES，再到S0星系，它们的大尺度恒星盘具有连续性的在大半径处主导著光线。

矮椭球星系似乎是一个独特的类别：它们的性质更类似于不规则星系和晚期螺旋型星系。 在椭圆光谱的巨大端，有进一步的划分，超出了哈伯的分类。在“gE”巨型椭圆星系之外，还有D星系和cD星系。这些星系与它们较小的兄弟星系相似，但更分散，与位于中心的巨型星系相比，它们所在的星系团可能拥有更大的光晕。

NGC 3597是两个星系碰撞的产物。 它正在演变成一个巨大的椭圆星系。

恒星形成

近年来，有证据表明，早期类型（E、ES和S0）星系中有合理比例（〜25%）的剩余气体储层^[25]以及低程度的恒星形成^[26]。

赫歇尔太空天文台的研究人员推测，椭圆星系中的中心黑洞会维持气体冷却到足以形成恒星的程度^[27]。

相关条目

• 水龙带不稳定性（英语：Firehose instability）
• 基本平面 (椭圆星系)
• 星系颜色-星等图
• 星系型态分类
• 哈伯序列
• 透镜状星系
• 奥西普科夫-梅里特模型（英语：Osipkov–Merritt model）
• 塞尔西奇剖面（英语：Sérsic profile）