Australian Astronomers shed light on different galaxy types

Classification of several of the 488 galaxies observed in this study using the Hubble Sequence and the proposed Angular Momentum based system. Credit: L. Cortese (ICRAR/UWA) and Sloan Digital Sky Survey

Australian scientists just published a research that have taken a critical step towards understanding why different types of galaxies exist throughout the Universe. A piece of work made possible by cutting-edge instrumentation, which now enables astronomers a classification of galaxies according to their physical properties rather than human interpretation of a galaxy’s appearance.

For a century we have been observing galaxies with telescopes capable to see them outside our own galaxy, the Milky Way. But it was the now famous American astronomer Edwin Hubble who in 1926 devised a system known as Hubble sequence dividing galaxies into categories of spiral, elliptical, lenticular or irregular shape, which is the most common way of classify them today.

But despite its success, the criteria on which the Hubble scheme is based are subjective, and only indirectly related to the physical properties of galaxies. This has significantly hampered attempts to identify the evolutionary pathways followed by different types of galaxies as they slowly change over billions of years.

Dr Luca Cortese, from The University of Western Australia node of the International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR), said the world’s premier astronomical facilities are now producing surveys consisting of hundreds of thousands of galaxies rather than the dozens that Hubble and his contemporaries were working with.

"We really need a way to classify galaxies consistently using instruments that measure physical properties rather than a time consuming and subjective technique involving human interpretation," he said.

In a study led by Dr Cortese, a team of astronomers has used a technique known as Integral Field Spectroscopy to quantify how gas and stars move within galaxies and reinterpret the Hubble sequence as a physically based two-dimensional classification system.

"Thanks to the development of new technologies, we can map in great detail the distribution and velocity of different components of galaxies. Then, using this information we’re able to determine the overall angular momentum of a galaxy, which is the key physical quantity affecting how the galaxy will evolve over billions of years.

Remarkably, the galaxy types described by the Hubble scheme appear to be determined by two primary properties of galaxies–mass and angular momentum. This provides us with a physical interpretation for the well-known Hubble sequence whilst removing the subjectiveness and bias of a visual classification based on human perception rather than actual measurement."

The new study involved 488 galaxies observed by the 3.9 metres Anglo Australian Telescope in New South Wales and an instrument attached to the telescope called the Sydney-AAO Multi-object Integral-field spectrograph or ‘SAMI’.

The 3.9 metre Anglo-Australian Telescope located at Siding Spring Observatory in NSW. Credit: Angel Lopez-Sanchez/AAO

The SAMI project, led by the University of Sydney and CAASTRO, aims to create one of the first large-scale resolved survey of galaxies, measuring the velocity and distribution of gas and stars of different ages in thousands of systems.

"Australia has a lot of expertise with this type of astronomy and is really at the forefront of what’s being done," said Professor Warrick Couch, Director of the Australian Astronomical Observatory and CAASTRO Partner Investigator.

Amanda Bauer configuring the SAMI.
Credit: Amanda Bauer/AAO

"For the SAMI instrument we succeeded in putting 61 optical fibres within a distance that’s less than half the width of a human hair. That’s no small feat, it’s making this type of work possible and attracting interest from astronomers and observatories from around the world."

Future upgrades of the instrument are planned that will allow astronomers to obtain even sharper maps of galaxies and further their understanding of the physical processes shaping the Hubble sequence.

"As we get better at doing this and the instruments we’re using are upgraded, we should be able to look for the physical triggers that cause one type of galaxy to evolve into another — that’s really exciting stuff," Dr Cortese said.

Original scientific publication with details by the Royal Astronomical Society on September 14, 2016: ‘The SAMI Galaxy Survey: the link between angular momentum and optical morphology’.

Sources: AA0, CAASTRO, SAMI, Wikipedia

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Astrónomos Australianos aportan mueva información sobre las galaxias 

Dome of the Anglo-Australian Telescope. Wikipedia.

Científicos australianos acaban de publicar un estudio que he dado un paso importante hacia el entendimiento de porque existen distintos tipos de galaxias a través del Universo. Un trabajo que ha sido posible gracias a instrumentos de vanguardia, y que ahora permite a los astrónomos una clasificación de las galaxias de acuerdo a sus propiedades físicas y no tanto por la interpretación humana de acuerdo a su apariencia.

Por un siglo hemos estado observado galaxias con telescopios capaces de verlas fuera de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Pero fue el ahora famoso astrónomo Edwin Hubble quien en 1926 desarrolló un sistema conocido como la secuencia de Hubble dividiendo a las galaxias en categorías de espiral, elíptica y lenticular o irregular, y que es la forma más común de clasificarlas hasta nuestros días.

Pero a pesar de su éxito, el criterio en el que Hubble se basó es subjetivo, y solo indirectamente relacionado con las propiedades físicas de las galaxias. Esto ha dificultado significativamente los intentos de identificar el camino evolutivo seguido por los diferentes tipos de galaxias mientras cambian lentamente a lo largo de billones de años. 

El Dr. Luca Cortese, de la Universidad de Western Australia nodo de la International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR), dijo que las principales facilidades astronómicas están ahora produciendo estudios consistentes en cientos de miles de galaxias en vez de en las docenas en que Hubble y sus contemporáneas trabajaban.

“Necesitamos una manera de clasificar de manera consistente a las galaxias usando instrumentos que midan las propiedades físicas más que la subjetiva y tediosa técnica que involucra a la interpretación humana,” dijo.

En una investigación liderada por Cortese, un equipo de astrónomos ha usado una técnica conocida como Espectroscopia de campo integral para cuantificar como el gas y las galaxias se mueve entre galaxias y reinterpretar la secuencia de Hubble como un sistema físico basado en una clasificación bidimensional. 

“Gracias a el desarrollo de nuevas tecnologías, podemos cartografiar en gran detalle la distribución y velocidad de diferentes componentes de galaxias. Entonces, usando esta información podemos determinar el momento angular general de una galaxia, que es la clave cuántica física principal que afecta a como la galaxia se desarrolla por billones de años.

Notablemente, los tipos de galaxias descritos por el modelo de Hubble parecen estar determinados por principalmente dos propiedades la masa galáctica y momento angular. Esto nos ayuda a una interpretación física para la conocida secuencia Hubble mientras que quita las subjetividades y la parcialidad de la clasificación visual basada en la percepción humana más en vez de mediciones reales. 

El nuevo estudio ha empleado 488 galaxias observadas por el Telescopio Anglo-Australiano de 3,9 metros en Nueva Gales del Sur y un instrumento adjunto al telescopio llamado Sydney-AAO Multi-object Integral-field spectrograph or ‘SAMI’.

SAMI instrumente. Credit: AAO

El Proyecto SAMI, liderado por la Universidad de Sídney y CAASTRO, tiene como objetivo crear una de las mayores y primeras cartografías a gran escala de las galaxias, midiendo la velocidad y distribución del gas y estrellas de diferentes edades en miles de sistemas.

“Australia tiene gran experiencia con este tipo de astronomía y realmente está en la vanguardia de lo que se está haciendo,” dio el profesor Warrick Couch, Director del Observatorios Astronómico de Australia e investigador socio investigador de CAASTRO. 

“Para el instrumento SAMI hemos puesto con éxito 61 fibras ópticas en una distancia que es menos que el grosor de un pelo humano. Lo que no es poco, hacer este tipo de trabajo hace posible y atraer el interés de los astrónomos y observatorios alrededor del mundo.”

Se están planeando más actualizaciones del instrumento que permitirá a los astrónomos obtener cartografías incluso más definidas de las galaxias para un más avanzado entendimiento de los procesos físicos que forman la secuencia de Hubble.

“Con forme somos mejores haciendo esto y los instrumentos que usamos se mejoran, deberíamos de ser capaces de ver qué mecanismos físicos provocan que un tipo de galaxia evolucione hacia otro tipo — es algo emocionante,” dijo el Dr. Cortese

Publicación científica original con los detalles por la Royal Astronomical Society el 14 de septiembre de 2016: ‘The SAMI Galaxy Survey: the link between angular momentum and optical morphology’.

Fuentes: AA0, CAASTRO, SAMI, Wikipedia

Galaxies of Stephan’s Quintet in the constellation Pegasus, observed by the Hubble Space Telescope. Credit: NASA, ESA, and the Hubble SM4 ERO Team