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 mycket tidigt i unversums historia (några hundra miljoner år efter Big Bang) Bildades Men sökandet kan vara hopplö hopplöst… st… Om de första stjä stjärnorna var mycket tunga kanske de kollapsade till svarta hål 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: Svarta hå hål eller andra små små, kompakta fö föremå remål (s.k. MACHOs; MACHOs; Massive Compact Halo Objects) Objects) • Exotiska elementarpartiklar, ex. neutraliner och axioner, axioner, som behö behövs fö för att tä täppa till besvä besvärande hå hål i nuvarande partikelfysik. • 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 ~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 stjä stjärnornas banor. Detta skapar ett spiralformat mö mönster med lä lägre gravitationspotential som roterar runt galaxens centrum med samma hastighet oavsett avstå avståndet frå från centrum. Dessa kallas tä täthetsvå thetsvågor. 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× 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