CO i en spiralgalax. Vintergatans spiralmönster. Vintergatans uppbyggnad. Spiralgalaxen M 83. Den neutrala vätgasens v. fördelning f Vintergatan

Transkript

1 Översiktskurs i astronomi Lektion 10: Vintergatan och andra galaxer Upplägg I Vintergatan Vår plats i Vintergatan Vintergatans uppbyggnad Stjärnhopar Population I, II & III Differentiell rotation Mörk materia Spiralarmar Täthetsvågor Vintergatans centrum Upplägg II Vår r galax, Vintergatan Andra galaxer mgaffeldiagram Spiralgalaxer, Linsformade galaxer, Elliptiska galaxer, Dvärggalaxer Herschels Vintergata (ca 1784) Vår r plats i Vintergatan 1

2 Vintergatans uppbyggnad Kärna Centralfört rtätning tning (eng. bulge) Skiva (eng. disk) Stjärnhalo, delvis bestående ende av klotformiga stjärnhopar. Vintergatans spiralmönster Här r finns: Neutral vätgas v (HI) Molekylmoln Unga stjärnor HII-omr områden OB- och T-T associationer Öppna stjärnhopar Spiralgalaxen M 83 CO i en spiralgalax Galaxen liknar troligen vår r Vintergata. Dess avstånd är r 7 miljoner pc. Den neutrala vätgasens v fördelning f i Vintergatan Den neutrala vätgasens v fördelning f i Vintergatan 21-cm observationer av HI. Principen bygger påp dopplerförskjutning rskjutning av 21-cm linjen. 2

3 Vintergatan i olika våglv glängdsband Olika objekt i Vintergatan Öppna stjärnhopar rnhopar. Större ansamlingar av unga ( ( 10 6 år) stjärnor antal: stjärnor, löses upp med tiden. Exempelvis Plejaderna påp ett avstånd av 400 ljusår, innehåller ungefär r stjärnor. Olika objekt i Vintergatan De klotformiga stjärnhoparnas banor i halon Klotformiga stjärnhopar. Ansamlingar av gamla rödar stjärnor i halon, består r av tals stjärnor. Är stabila system och de äldsta objekt vi känner k till. Stjärnhoparnas åldrar Stjärnhoparnas åldrar kan erhållas ur ett färgf rg-magnitud diagram där d r den s.k. turnoff- point utnyttjas. Huvudserien avfolkas påp stjärnor allteftersom tiden går. g Med vår v r kunskap om stjärn rn- utveckling fås f åldern hos stjärnorna i hopen Stjärnpopulationer i Vintergatan * Population I: Unga stjärnor, de högsta h metallhalterna. Dessa finns främst i skivan. * Population II: Gamla stjärnor, de lägsta l metallhalterna. Dessa finns främst i halon. OBS! Metallhalten (halten grundämnen tyngre än helium) är r lägre l i halon än n i skivan vilket tyder påp att halon bildades först. f Varför r 3

4 Population III Astronomer söker fortfarande efter en hypotetisk population III i Vintergatan: Z=0, består bara av väte & helium Bildades mycket tidigt i unversums historia (några hundra miljoner år efter Big Bang) Men sökandet kan vara hopplöst st Om de första 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 r helt olikt s.k. keplerbanor, t.ex. i vårt v solsystem. Mörk materia i Vintergatan Faktiskt ökar hastigheterna längre l ut från n Vintergatans centrum till och med sås långt ut att ingen synlig materia finns som kan upprätth tthålla rörelserna! relserna! Denna osynliga materia kallas: Mörk materia Mörk materia i Vintergatan Vintergatans totala massa torde vara minst M varav endast en tiondedel utgörs av stjärnor ca 200 miljarder ( ) stycken och gas. Slutsats: Stjärnor, gas och stoft utgör r mindre än n 10% av Vintergatans massa. Vad består r resten av Mörk materia i Vintergatan Några kandidater till mörk m materia: Exotiska elementarpartiklar, ex. neutraliner och axioner, som behövs för f r att täppa t till besvärande hål h l i nuvarande partikelfysik. Svarta hål h l eller andra små,, kompakta föremf remål (s.k. MACHOs; ; Massive Compact Halo Objects) Dessa bidrar med massa men inte med någon n (eller mycket liten) elektromagnetisk strålning. De är r därfd rför mörka. Mörk Materia i Universum ~3% (Ljusstark) Spiralarmar I spiralarmarna hittar man: Unga stjärnor, HII-områden, HI-moln och molekylmoln ~97% (Mörk) 4

5 Spiralarmar Hur skapas spiralmönstret i galaxer En naturlig konsekvens av differentiella rotationen. Spiralarmar Spiralarmarna skulle lindas upp och upplösas alldeles för snabbt, om differentiell rotation vore den huvudsakliga förklaringen till spiralstrukturen Men det finns en hake Scenario: Täthetsvågteorin I Framförallt rallt stjärnorna i en galax växelverkar v med varandra och orsakar små störningar i varandras banor. Detta skapar ett spiralformat mönster m som roterar runt galaxens centrum med samma hastighet oavsett avståndet från n centrum en sås kallad täthetsvåg. Täthetsvågmönstret roterar ca 30 kms -1 långsammare än stjärnorna, gasen och stoftet vilket innebär r att de hinner ifatt och bromsas upp av spiralmönstrets gravitationspotential. Täthetsvågteorin II Sammanpressning av gas och stoft skapar chockvågor och stjärnbildning. Allteftersom stjärnorna, gasen och stoftet lämnar l spiral mönstret ersätts de av nytt material. En synlig spiralarm är r således s en temporär r ansamling av stjärnor, gas och stoft där d r materialet hela tiden byts ut. Sammanfattning av täthetsvågteorin Vintergatans centrum I riktning mot skyttens stjärnbild. Kärnan i Sgr A* magnituders extinktion i visuellt ljus. Dock "synligt" i IR och radio. Kring kärnan k finns snabbt roterande stjärnor (1 500 kms -1 ) samt joniserad gas. Synkrotronstrålning emitteras. En massa av 2, M inom ett område som inte är r större än n vårt v solsystem!! Supermassivt svart hål h l i kärnan 5

6 Andra galaxer stämgaffeldiagram 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 rtätning. stämgaffeldiagram III Elliptiska galaxer (E) Nästan enbart rö röda (gamla) stjä stjärnor. Endast mycket litet gas och stoft. stämgaffeldiagram II Linsformade galaxer (S0 och SB0) Som spiraler men utan spiralarmar. Har skiva och centralfö rtätning samt mycket gas och stoft. Undergrupper till stä stämgaffeldiagrammet I Sa och SBa Stor centralfö rtätning. Tätt lindade armar. Ringa knottrighet knottrighet (knottrigheten orsakas av stjä stjärnbildningsområ rnbildningsområden). 6

7 Undergrupper till stä stämgaffeldiagrammet II Sc och SBc Liten centralfö 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 resp ljuså ljusår Vilken galaxtyp galaxtyp 7