1755: Immanuel Kant, The Universal Natural History and Theories of the Heavens.

Transkript

1 Galaxer

2 1750: Thomas Wright ( ) föreslår i An original theory or new hypothesis of the universe att vår egen galax, Vintergatan är en gigantisk roterande skiva av stjärnor, planeter, nebulosor, etc., inkluderande Jorden. 1755: Immanuel Kant, The Universal Natural History and Theories of the Heavens. 1. Nebulosahypotesen för stjärn- och planetformation. 2. Förutom ljusa, mörka och planetära nebulosor så finns det även nebulösa stjärnor som Kant säger är galaxer. Immanuel Kant Början på 1800-talet: Pierre-Simon Laplace matematiserar Kants teori. Pierre-Simon, marquis de Laplace

3 Frederick William Herschel ,26 m spegelteleskop NGC 2683: En spiralgalax upptäckt av William Herschel 5:e februari 1788 William och Caroline Herschel polerande en teleskoplins (antagligen en spegel)

4 Från 1845

5 Upptäkten av spiralstrukturer hos en del nebulosor Ovan: M51 (NGC 5194) EJ M31 (som är Andromedagalaxen) M51 är 23 miljoner ljusår bort M31, 2,5 miljoner ljusår bort

6 Identifikationen av andra galaxer 1920: Debatt om spiralnebulosor: Shapley vs. Curtis The Great Debate Isolerade universa eller delar av Vintergatan? Shapley: Spiralnebulosor är förhållandevis små och avlägsna gasmoln inne i Vintergatan, den enda galaxen. Curtis: De är egna fristående galaxer, och flera är lika stora eller större än Vintergatan. Shapley: Solens i utkanten av Vintergatan och gasmolnen omringar galaxen. Curtis: Solen centralt placerad i Vintergatan. Harlow Shapley ( ) Heber D. Curtis ( )

7 : Edwin Hubble bestämmer avståndet till Andromedanebulosan (M31) med hjälp av Cepheidvariabler. Cepheidvariabel i galaxen M miljoner ljusår bort Kosmologins viktigaste objekt, V1 i M31!

8

9 Hubbles galaxklassifikation (baserad på utseende)

10 Spiralgalaxer Klassifikation baserad på spiralarmarnas form och relativa storlek gentemot den centrala utbuktningen (t.ex. från relativt stor till mindre utbuktning). Klassifikationen avspeglar antagligen relativ mängd gas och stoft där en större del av massan involverad i stjärnproduktion.

11 Stavspiralgalaxer Stavformen tros vara en följd av stjärnornas gravitationella växelverkan; en halo med mycket mörk materia kan förhindra stavformation vilket medför en spiral- istället för stavspiralgalax. Vintergatan en stavspiralgalax.

12 Elliptiska galaxer Delklasserna E0 E7 specificerar hur avlång den elliptiska galaxen ser ut att vara; E0 är helt rund, E7 den mest avlånga. Elliptiska galaxer saknar nästan helt gas och stoft. De innehåller gamla röda metallfria Population II stjärnor och påminner om den centrala utbuktningen i spiralgalaxer. Stjärnor i slumpmässig rörelse. Elliptiska galaxer utgör både de största och minsta galaxerna (elliptiska dvärggalaxer).

13 Gigantiska elliptiska galaxer i Virgohopen Elliptiska dvärggalaxen Leo I ljusår bort.

14 Den linsformade galaxen NGC 2787, SB0, 24 miljoner ljusår bort.

15 Oregelbundna galaxer LMC ljusår bort, ljusår i diameter

16 Två typer av irreguljära galaxer (som har relativt mycket gas och stoft): Irr I: OB associationer och H II regioner (ex. LMC). Irr II: Asymmetrisk form skapad av galaxkollisioner eller våldsam aktivitet i kärnan (ex. M82). Kompositbild av M82

17

18 Metoder för att mäta avstånd till galaxer Avståndsstegen: Parallax till ca ljusårs avstånd (nu med Gaija, ljusår), därefter standardljus som måste ha fyra egenskaper: De måste vara relativt vanligt förekommande. De skall ha kraftig ljusstyrka så att de kan ses på stora avstånd. De måste vare lätt identifierbara, t.ex. med ljuskurvan hos en variabelstjärna. Vi måste kunna bestämma deras absoluta ljusstyrka så att avståndet kan bestämas utifrån den skenbara ljusstyrkan. Utöver standardljus: Tully-Fisher relationen. Vidden på 21-cm emissionlinjen för väte hos en spiralgalax är relaterad till galaxens luminocitet ökad bredd svarar mot större luminocitet (ökad emisssionslinjevidd = ökad Dopplerbredd = ökad rotation = ökad massa = fler stjärnor = ökad luminocitet) Fundamentala planet-metoden ( korrelerade galax-karakteristika ) fungerar på elliptiska galaxer: (bl.a.) rörelser + luminocitetsfördelning över galaxens yta ger galaxens faktiska storlek som jämförs med skenbar storlek för att bestämma avståndet.

19 Avståndsstegen

20 Masermetoden för avståndsbestämning (Maser: Microwave Amplification by Stimulated Emission)

21 Universum expanderar Hubble s lag 1929 Edwin Hubble publicerar en artikel som visade att universum expanderar. Han studerade spektrumet från ett antal galaxer och visade att det fanns ett samband mellan avståndet och rödskiftet till galaxerna. Desto mer avlägsen en galax är, desto mer är spektrumet rödskiftat, vilket kan tolkas som att galaxen avlägsnar sig allt snabbare ju längre bort den är, vilket leder till Hubbles lag. Omvänt: ökat rödskift = ökat avstånd och hastighet. Rödskiftet (z) ges av zz = λ λ₀ λ₀ λ₀ = oskiftad våglängd av spektrallinje λ = observerad skiftad våglängd av spektrallinje

22 Hubbles lag: v = H₀d v = avlägsnande hastighet för galaxen H₀ = Hubbles konstant = 74 km/s/mpc d = avståndet till galaxen Hubbles lag: Galaxer avlägsnar sig från oss med en hastighet som är proportionell mot avståndet från oss. Lutningen på den utritade linjen ger H₀, som beskriver hur fort universum expanderar just nu. Värdet på H₀ beror på avståndsmätningar till galaxerna och är därför inte exakt. Hubbles lag används som metod för att indirekt mäta avstånd till mycket avlägsna galaxer. Rödskiftet ger hastigheten som via Hubbles lag ger avståndet.