Upplägg. Översiktskurs i astronomi Lektion 11: Galaxer och kosmologi. Vår lokala galaxgrupp. Virgohopen. Kannibalgalaxer i galaxhopars centrum

Transkript

1 Översiktskurs i astronomi Lektion 11: Galaxer och kosmologi Upplä Upplägg Storskalig struktur Galaxgrupper Filament och galaxhopar och tomrum Aktiva galaxkä galaxkärnor Kvasarer, Kvasarer, blazarer, blazarer, seyfertgalaxer och radiogalaxer Introduktion till Big Bang Universums expansion Vår lokala galaxgrupp Andromedagalaxen med M 110 och M32 Ca 45 medlemmar, varav Vintergatan är en, de flesta andra är dvä dvärggalaxer. Andromedagalaxen och Vintergatan är de stö största medlemmarna. Avstå Avståndet, frå från oss, till AndromedaAndromeda-galaxen är ca 2,5 miljoner ljuså Lokala gruppens diameter är ca 88-9 miljoner ljuså Virgohopen Kannibalgalaxer i galaxhopars centrum Avstå Avstånd till dess centrum: ca. 50 miljoner ljuså Har ca medlemmar. Diameter ca 10 miljoner ljuså Oregelbunden med alla typer av galaxer frå från E till S. Stö Största (tyngsta) galaxen: M87 nä nära hopens centrum (E(E-galax) 1

2 Comahopen Gas i galaxhopar Avstå Avstånd ca 90 Mpc 300 miljoner ljuså Har ca medmedlemmar, kanske fler. Bestå Består till stor del av E och S0S0-galaxer. I centrum finns två två jätteellipser, NGC 4874 och NGC 4889 (NGC= New General Catalogue). Catalogue). Gravitationslinseffekter Hur mycket väger en galaxhop? galaxhop? Studier av gasegenskaper, gasegenskaper, galaxhastigheter och gravitationslinseffekter Ca solmassor Superhopar Filament, väggar och tomrum Galaxhoparna grupperar sig och bildar superhopar med diametrar på på uppemot 30 Mpc. Mpc. Lokala gruppen ingå ingår i Virgosuperhopen, Virgosuperhopen, även kä känd som Lokala superhopen. superhopen. 2

3 Växelverkande och kolliderande galaxer Växelverkande och kolliderande galaxer Gravitationell växelverkan mellan galaxer och galax- kollisioner tros ge upphov till kraftig stjärnbildning. Antennerna, påp avståndet 65 miljoner Växelverkande och kolliderande galaxer The Cartwheel tros ha uppkommit genom en galaxkollision för r 200 miljoner år r sedan (nedan). Hubble Ultra Deep Field - Galaxer från n universums barndom - Aktiva galaxkärnor I Seyfertgalaxer (L kärna W, L VG W). Emitterar icke-termisk strålning, (synkrotronstrålning). Seyfert 1 uppvisar breda emissionslinjer i spektra, Seyfert 2 uppvisar smala. Emissionslinjerna kan befinna sig i höga h stadier av excitation och jonisation t.ex. FeX. Varierar i ljusstyrka. Aktiva galaxkärnor II Blazarer (L kärna W) Emitterar icke-termisk strålning Inget synligt gasinnehåll (inga emissionslinjer i spektrum), kontinuumstrålning dominerar. Varierar snabbast och kraftigast i ljusstyrka bland de aktiva galaxerna. 3

4 Aktiva galaxkä galaxkärnor III Radiogalaxer (Lkärna W) Emitterar jets jets i form av ickeicke-termisk strå strålning. Syns i visuellt ljus och framfö framförallt i radiostrå radiostrålning. Delar Seyfertgalaxernas övriga egenskaper och klassificeras ofta som bå både och. Uppkomsten av jets Aktiva galaxkä galaxkärnor IV Kärnan hos radioradiogalaxen M87 i centrum av Virgohopen. Virgohopen. Jetstrå Jetstrålens lä längd är ca. 2,5 miljoner ljuså Aktiva galaxkä galaxkärnor V Kvasarer (Lkärna W) Emitterar ickeicke-termiskt strå strålning. Kan ses på på extremt stora avstå avstånd dä därfö rför att de är så så ljusa. Ljusstyrkan kan variera på på tidsskalor mindre än ett par veckor vilket betyder att objekten kan vara mindre än ett par ljusveckor i diameter! Ju snabbare variationer, desto mindre strå strålningskä lningskälla Den fö förenade/enhetliga modellen fö för aktiva galaxkä galaxkärnor Har kvasarer, Seyfertgalaxer, Seyfertgalaxer, radiogalaxer och blazarer samma ursprung? 1 år Troligen! Bestå Består av ett supermassivt svart hå hål (kanske flera tusen miljarder M ) samt en ansamlingsskiva av gas i kä kärnan av en vanlig galax (eng. AGN = Active Galactic Nuclei). Nuclei). 4

5 Den fö förenade/enhetliga modellen fö för aktiva galaxkä galaxkärnor II Det objekt vi ser beror av i vilken vinkel vi betraktar det! Enligt Keplers 3:e lag: roterar gasen nä närmast supermassiva svarta hå hålet snabbast vilket leder till friktionsupphettning och produktion av bl.a. röntgenstrå ntgenstrålning. Infallande materialet stoppas p.g.a. centrifugalkrafter, gasen, med mycket hö högt tryck, rö rör sig i höghastighetsbanor runt hå hålet och skapar chockvå chockvågor. Ansamlat material trycks ut i 90 graders riktning. Aktiva galaxen NGC 7052 Introduktion till Big Bang Universums skapelse kallas Big Bang och skedde för ca 14 miljarder år sedan. Centraldelarna har en diameter av 1100 ljuså Big BangBang-teorin innebä innebär att universum utvecklades frå från en s.k. singularitet, en punkt med oä oändlig densitet. Einstein skulle sä säga: En singularitet är en oändligt krö krökt fyrdimensionell rumtidstruktur. rumtidstruktur. Massan i kä kärnan har uppskattats till 300 miljoner M. Kontenta: Universum har ändlig ålder Men vad hände egentligen i Big Bang? tplanck~10-43 s Före Planck-eran:???? Frå Från Big Bang till idag Det universum vi idag kan observera runt omkring oss idag växte fram ur Big Bang Det tidiga universumet var mindre och hetare det är idag Än idag fortsä fortsätter universum att expandera I det tidiga universumet bestod materian av subatomä subatomära partiklar 5

6 Astronomiska avstå avståndsskalan I Fyra viktiga stö stöd fö för att universum är sprunget ur ett hett Big Bang 1. Universum expanderar Flera metoder finns fö för att erhå erhålla M fö för olika sorters Objekt, exempelvis: 2. Den kosmiska mikrovå mikrovågsbakgrundstrå gsbakgrundstrålningen med en temperatur av 2,73 Kelvin IDAG a) b) c) d) 3. Den URSPRUNGLIGA heliumhalten (2He4) i universum var 24% 4. Olika kosmokronometrar ger universums ålder till 14 miljarder år Avstå Avståndsbestä ndsbestämning med skivgalaxer TullyTully-Fisher metoden för spiralgalaxer: Bredden hos den neutrala vä vätgasens emissionslinje (vå (våglä glängd 21 cm) relaterar till Mv, sedan anvä används avstå avståndsformeln. Huvudseriestjä Huvudseriestjärnor, Variabla cepheidstjä cepheidstjärnor, rnor, Supernovor, Skivgalaxer För samtliga metoder gä gäller att r, fö för de olika objekten som anvä används i kalibreringen, har erhå erhållits genom nå någon annan oberoende metod. Dä Därefter har M berä beräknats. Den kosmiska avstå avståndsskalan (sid. 55) Omloppshastighet (km/s) Rödfö dförskjutning I Rödfö dförskjutning II Inte alltfö alltför nä närbelä rbelägna galaxers spektra är förskjutna mot lä längre (rö (rödare) vå våglä glängder av universums expansion. Effekten liknar Dopplerfö Dopplerförskjutning, men beror på på att rummet vidgar sig, och inte rö rörelse genom rummet. Varning: Kursboken gör ingen skillnad mellan dessa effekter. 6

7 Rödförskjutning III Den kosmologiska rödför- skjutningen, z, definieras som: z = λ λ o λ o λ o = vilovågl glängden, λ = observerade våglv glängden. Hubbles lag: Hubbles lag I r = cz H o R = avståndet (Mpc( Mpc), z = rödfr dförskjutningen c = ljushastigheten (km s -1 ) H o = Hubble-parametern (km s -1 Mpc -1 ). Hubbles lag II Hubble själv tolkade rödförskjutningen som en Dopplereffekt (rörelse genom rummet). Formeln för radialhastigheten blir då (för små z): v = H r o Universums expansion I OBS! Det är r rymden (rummet) mellan galaxerna som expanderar. Galaxerna och galaxhoparna blir inte större! Gravitationen inom galaxer och galaxhopar motverkar universums expansion (Hubbleflödet) och håller h dem samman. Universums expansion II Är r vi i universums centrum? Jämför r vår v r galax och någran granngalaxer, långt l tillbaka i tiden (ovan) och en tid senare (nedan). Kontenta? Alla observatörer rer i de olika galaxerna upplever att de andra galaxerna rör r r sig bort från n just dem. Detta betyder inte att den egna galaxen är i centrum! 7

8 I vilken riktning från oss ägde Big Bang rum? Big Bang skall inte ses som en explosion i rymden, utan en expansion av rymden Big Bang hände alltså överallt Det finns alltså ingen riktning till platsen för Big Bang 8