Översiktskurs i astronomi
Lektion 10:
Vintergatan och andra galaxer
Upplä
Upplägg I
Vintergatan
Upplä
Upplägg II
Vår plats i Vintergatan
Vintergatans uppbyggnad
Stjä
Stjärnhopar
Population I, II & III
Differentiell rotation
Mörk materia
Spiralarmar
Täthetsvå
thetsvågor
Vintergatans centrum
Vår galax, Vintergatan
Andra galaxer
Hubbles
stä
stämgaffeldiagram
Spiralgalaxer,
Spiralgalaxer, Linsformade galaxer,
galaxer, Elliptiska
galaxer,
galaxer, Dvä
Dvärggalaxer
Herschels Vintergata (ca 1784)
Vår plats i Vintergatan
1
Vintergatans spiralmö
spiralmönster
Vintergatans uppbyggnad
Kärna
Centralfö
Centralförtä
rtätning (eng. bulge)
bulge)
Skiva (eng. disk)
Stjä
Stjärnhalo, delvis bestå
bestående av klotformiga stjä
stjärnhopar.
Här finns:
Neutral vä
vätgas (HI)
Molekylmoln
Unga stjä
stjärnor
HIIHII-områ
områden
OBOB- och TTassociationer
Öppna stjä
stjärnhopar
Spiralgalaxen M 83
CO i en spiralgalax
Galaxen liknar troligen
vår Vintergata. Dess
avstå
avstånd är 7 miljoner
pc.
Den neutrala vä
vätgasens fö
fördelning i
Vintergatan
Den neutrala vä
vätgasens fö
fördelning i
Vintergatan
2121-cm observationer
av HI.
Principen bygger på
på
dopplerfö
dopplerförskjutning av
2121-cm linjen.
2
Vintergatan i olika vå
våglä
glängdsband
Olika objekt i Vintergatan
Öppna stjä
stjärnhopar.
rnhopar.
Stö
Större ansamlingar av
unga (≈
(≈ 106 år) stjä
stjärnor
antal: 100—
100—1000 stjä
stjärnor,
löses upp med tiden.
Exempelvis Plejaderna på
på
ett avstå
avstånd av 400 ljuså
ljusår,
innehå
innehåller ungefä
ungefär 3 000
stjä
stjärnor.
Olika objekt i Vintergatan
De klotformiga stjä
stjärnhoparnas banor
i halon
Klotformiga stjä
stjärnhopar.
Ansamlingar av gamla rö
röda
stjä
stjärnor i halon, bestå
består av
10 000000-tals stjä
stjärnor. Är
stabila system och de äldsta
objekt vi kä
känner till.
Stjä
Stjärnhoparnas åldrar
Stjä
Stjärnhoparnas åldrar kan
erhå
erhållas ur ett fä
färgrg-magnitud
diagram dä
där den s.k. ”turnoffturnoffpoint”
point” utnyttjas.
Huvudserien avfolkas på
på
stjä
stjärnor allteftersom tiden gå
går.
Med vå
vår kunskap om stjä
stjärnrnutveckling få
fås åldern hos
stjä
stjärnorna i hopen
Stjä
Stjärnpopulationer i Vintergatan
* Population I: Unga stjä
stjärnor, de hö
högsta
metallhalterna. Dessa finns frä
främst i skivan.
* Population II: Gamla stjä
stjärnor, de lä
lägsta
metallhalterna. Dessa finns frä
främst i halon.
OBS!
”Metallhalten”
Metallhalten” (halten grundä
grundämnen tyngre än
helium) är lä
lägre i halon än i skivan vilket tyder på
på att
halon bildades fö
först. Varfö
Varför?
3
Mörk materia i Vintergatan
Population III
Astronomer söker fortfarande efter en hypotetisk
population III i Vintergatan:
Vintergatan:
Z=0, bestå
består bara av väte & helium
Bildades mycket tidigt i unversums historia (några
hundra miljoner år efter Big Bang)
Men sökandet kan vara hopplö
hopplöst…
st…
Om de första stjä
stjärnorna var mycket tunga
kanske de kollapsade till svarta hål
Nytt hopp: James Webb Space Telescope
kanske (omkring 2013) kan detektera dem direkt
i de mest avlägsna / första galaxerna
Vintergatans rotationskurva,
är helt olikt s.k. keplerbanor,
keplerbanor,
t.ex. i vå
vårt solsystem.
Faktiskt ökar hastigheterna lä
längre
ut frå
från Vintergatans centrum till
och med så
så långt ut att ingen synlig
materia finns som kan upprä
upprätthå
tthålla
rörelserna!
Denna osynliga materia kallas:
Mörk materia
Mörk materia i Vintergatan
1012 M
Vintergatans totala massa torde vara minst
varav
endast en tiondedel utgö
utgörs av stjä
stjärnor – ca 200 miljarder
(2×
(2×1011) stycken – och gas.
Mörk materia i Vintergatan
Några kandidater till mö
mörk materia:
Exotiska elementarpartiklar, ex. neutraliner och axioner,
axioner,
som behö
behövs fö
för att tä
täppa till besvä
besvärande hå
hål i nuvarande
partikelfysik.
• Svarta hå
hål eller andra små
små, kompakta fö
föremå
remål
(s.k. MACHOs;
MACHOs; Massive Compact Halo Objects)
Objects)
•
Slutsats:
Stjä
Stjärnor, gas och stoft utgö
utgör mindre än 10% av
Vintergatans massa. Vad bestå
består resten av?
Dessa bidrar med massa men inte med nå
någon (eller
mycket liten) elektromagnetisk strå
strålning. De är dä
därfö
rför
mörka.
?
Mörk Materia i Universum
Spiralarmar
I spiralarmarna hittar man:
Unga stjärnor, HII-områden, HI-moln och molekylmoln
~3%
(Ljusstark)
~97%
(Mörk)
4
Spiralarmar
Spiralarmar
Hur skapas spiralmö
spiralmönstret i galaxer?
En naturlig konsekvens av differentiella rotationen.
Spiralarmarna skulle lindas upp och upplö
upplösas
alldeles för snabbt,
snabbt, om differentiell rotation vore
den huvudsakliga förklaringen till spiralstrukturen
Men det finns en hake…
hake…
Täthetsvå
thetsvågteorin I
Täthetsvå
thetsvågteorin II
Scenario:
Sammanpressning av gas och stoft skapar chockvå
chockvågor och
stjä
stjärnbildning.
Framfö
Framförallt stjä
stjärnorna i en galax vä
växelverkar med varandra
och orsakar små
små stö
störningar i varandras banor. Detta skapar
ett spiralformat mö
mönster som roterar runt galaxens centrum
med samma hastighet oavsett avstå
avståndet frå
från centrum –
en så
så kallad täthetsvå
thetsvåg.
Allteftersom stjä
stjärnorna, gasen och stoftet lä
lämnar spiral
mönstret ersä
ersätts de av nytt material.
En synlig spiralarm är så
således en temporä
temporär ansamling av
stjä
stjärnor, gas och stoft dä
där materialet hela tiden byts ut.
kms-1
Täthetsvå
långsammare än
thetsvågmö
gmönstret roterar ca 30
stjä
stjärnorna, gasen och stoftet vilket innebä
innebär att de hinner ifatt
och bromsas upp av spiralmö
spiralmönstrets gravitationspotential.
Sammanfattning av täthetsvå
thetsvågteorin
Vintergatans centrum
I riktning mot skyttens stjä
stjärnbild.
Kärnan i Sgr A*.
2525-30 magnituders extinktion i visuellt
ljus. Dock "synligt" i IR och radio.
Kring kä
kärnan finns snabbt roterande
stjä
stjärnor (1 500 kms-1) samt joniserad
gas. Synkrotronstrå
Synkrotronstrålning emitteras.
En massa av ≈ 2,6 ×106 M inom ett
områ
område som inte är stö
större än vå
vårt
solsystem!! Supermassivt svart hå
hål i
kärnan??
5
Andra galaxer
Hubbles stä
stämgaffeldiagram
Hubbles stä
stämgaffeldiagram I
Spiraler (S) och Stavspiraler (SB)
Bestå
Består av alla typer av stjä
stjärnor, frå
från blå
blå (unga) till
röda (gamla) stjä
stjärnor.
Bestå
Består av mycket gas och stoft.
Har spiralarmar och skiva samt centralfö
centralförtä
rtätning.
Hubbles stä
stämgaffeldiagram III
Elliptiska galaxer (E)
Nästan enbart rö
röda (gamla) stjä
stjärnor.
Endast mycket litet gas och stoft.
Hubbles stä
stämgaffeldiagram II
Linsformade galaxer (S0 och SB0)
Som spiraler men utan spiralarmar.
Har skiva och centralfö
centralförtä
rtätning samt mycket gas
och stoft.
Undergrupper till stä
stämgaffeldiagrammet I
Sa och SBa
Stor centralfö
centralförtä
rtätning.
Tätt lindade armar.
Ringa ”knottrighet”
knottrighet” (knottrigheten orsakas av
stjä
stjärnbildningsområ
rnbildningsområden).
6
Undergrupper till stä
stämgaffeldiagrammet II
Sc och SBc
Liten centralfö
centralförtä
rtätning.
Glest lindade armar.
Betydande ”knottrighet”
knottrighet”.
Sb och SBb är mellanting av de bå
båda klasserna.
Undergrupper till stä
stämgaffeldiagrammet III
E0E0-galaxer
Runda.
E7E7-galaxer
Mest avplattade (ovala).
Oregelbundna galaxer
Dvä
Dvärggalaxer
Stora och Lilla Magellanska molnen
(LMC och SMC), avstå
avstånd 160 000 resp.
200 000 ljuså
ljusår
Vilken galaxtyp?
galaxtyp?
?
?
?
7
