Sérsic-Profil

Das Sérsic-Profil beschreibt allgemein die Helligkeitsverteilung in Galaxien, d. h. es beschreibt, wie sich die Flächenhelligkeit einer Galaxie mit der Entfernung von ihrem Zentrum ändert.

Das Sérsic-Profil ist eine Verallgemeinerung des De-Vaucouleurs-Profils und wurde von José Luis Sérsic eingeführt.^[1]

Das Helligkeitsprofil mit dem Sérsic-Index ${\displaystyle n}$ besitzt folgende mathematische Form:

${\displaystyle \log \left({\frac {I(R)}{I_{e}}}\right)=-b_{n}\left[\left({\frac {R}{R_{e}}}\right)^{\frac {1}{n}}\,-1\right]}$.

Hierbei bezeichnet ${\displaystyle I_{e}}$ die Flächenhelligkeit am Ort des Effektivradius ${\displaystyle R_{e}}$, d. h. bei dem Radius, innerhalb dessen die halbe Leuchtkraft emittiert wird. Entsprechend wird der Faktor ${\displaystyle b_{n}}$ so gewählt, dass diese Bedingung erfüllt wird. In guter Näherung gilt:^[1]

${\displaystyle b_{n}\approx 1.999\,n-0.327}$.

Je höher der Sérsic-Index der betrachteten Verteilung, desto höher die Lichtkonzentration im Zentrum der Galaxie und desto größer die Flächenhelligkeit für größere Radien.

• Für ${\displaystyle n=4}$ ergibt sich wieder das De-Vaucouleurs-Profil, das die Helligkeitsverteilung einer elliptischen Galaxie oder des Bulges einer Spiralgalaxie beschreibt.
• Für ${\displaystyle n=1}$ erhält man einen exponentiellen Verlauf, der sich in vielen Fällen für die Scheiben von Spiralgalaxien, für irreguläre Galaxien sowie für elliptische oder linsenförmige Zwerggalaxien eignet.^[2]

Anhand des Sérsic-Profils ist eine Klassifikation von Galaxien möglich. So können per Ausgleichungsrechnung die Parameter ${\displaystyle n}$, ${\displaystyle R_{e}}$ sowie ${\displaystyle I_{e}}$ für eine gemessene Helligkeitsverteilung modelliert werden. Für manche Galaxien, insbesondere für Spiralgalaxien, werden üblicherweise zwei verschiedene Sérsic-Profile angenommen, so etwa für den Bulge und für die Scheibe. Wendet man das Modell auf die gesamte Galaxie an, so lässt sich eine Korrelation des Sérsic-Indizes mit dem Bulge-Scheiben-Verhältnis beobachten.^[1]

1. ↑ ^{a b c} Peter Schneider: Extragalactic Astronomy and Cosmology. An Introduction. 2. Auflage. Springer, 2015, ISBN 978-3-642-54082-0, S. 139 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 
2. ↑ Hans-Heinrich Voigt: Abriss der Astronomie. Hrsg.: Hermann-Josef Röser, Werner Tscharnuter. 6. Auflage. Wiley-VCH, Weinheim 2012, ISBN 978-3-527-40736-1, S. 776 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).