CO i en spiralgalax. Vintergatans spiralmö. Vintergatans uppbyggnad. Spiralgalaxen M 83. fördelning i Vintergatan. Den neutrala vä.

Transkript

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

2 Vintergatans spiralmö spiralmönster Vintergatans uppbyggnad Kärna Centralfö Centralförtä rtätning (eng. bulge) bulge) Skiva (eng. disk) rnhalo, delvis bestå bestående av klotformiga rnhopar. Här finns: Neutral vä vätgas (HI) Molekylmoln Unga rnor HIIHII-områ områden OBOB- och TTassociationer Öppna rnhopar 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

3 Vintergatan i olika vå våglä glängdsband Olika objekt i Vintergatan Öppna rnhopar. rnhopar. Stö Större ansamlingar av unga ( ( 106 år) rnor antal: rnor, löses upp med tiden. Exempelvis Plejaderna på på ett avstå avstånd av 400 ljuså ljusår, innehå innehåller ungefä ungefär rnor. Olika objekt i Vintergatan De klotformiga rnhoparnas banor i halon Klotformiga rnhopar. Ansamlingar av gamla rö röda rnor i halon, bestå består av tals rnor. Är stabila system och de äldsta objekt vi kä känner till. rnhoparnas åldrar rnhoparnas åldrar kan erhå erhållas ur ett fä färgrg-magnitud diagram dä där den s.k. turnoffturnoffpoint point utnyttjas. Huvudserien avfolkas på på rnor allteftersom tiden gå går. Med vå vår kunskap om rnrnutveckling få fås åldern hos rnorna i hopen rnpopulationer i Vintergatan * Population I: Unga rnor, de hö högsta metallhalterna. Dessa finns frä främst i skivan. * Population II: Gamla rnor, 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

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 rnorna var mycket tunga kanske de kollapsade till svarta hål 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 rnor ca 200 miljarder ( ) stycken och gas. Slutsats: rnor, 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: Svarta hål h l eller andra små,, kompakta föremf remål (s.k. MACHOs; ; Massive Compact Halo Objects) Exotiska elementarpartiklar, ex. neutraliner och axioner, som behövs för f r att täppa t till besvärande hål h l i nuvarande partikelfysik. Dessa bidrar med massa men inte med någon n (eller mycket liten) elektromagnetisk strålning. De är r därfd rför mörka. Mörk Materia i Universum Spiralarmar ~3% (Ljusstark) ~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 rnorna i en galax växelverkar v med varandra och orsakar små störningar i rnornas banor. Detta skapar ett spiralformat mönster m med lägre l gravitationspotential som roterar runt galaxens centrum med samma hastighet oavsett avståndet från n centrum. Dessa kallas täthetsvt thetsvågor. Täthetsvågmönstret roterar ca 30 kms -1 långsammare än rnorna, 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 rnbildning. Allteftersom rnorna, gasen och stoftet lämnar l spiral mönstret ersätts de av nytt material. En synlig spiralarm är r således s en temporär r ansamling av rnor, gas och stoft där d r materialet hela tiden byts ut. Sammanfattning av täthetsvågteorin Vintergatans centrum I riktning mot skyttens rnbild. Kärnan i Sgr A* magnituders extinktion i visuellt ljus. Dock "synligt" i IR och radio. Kring kärnan k finns snabbt roterande rnor (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 Hubbles stämgaffeldiagram Hubbles stämgaffeldiagram I Spiraler (S) och Stavspiraler (SB) Består r av alla typer av rnor, från n blå (unga) till röda (gamla) rnor. Består r av mycket gas och stoft. Har spiralarmar och skiva samt centralfört rtätning. tning. Hubbles stämgaffeldiagram II Linsformade galaxer (S0 och SB0) Som spiraler men utan spiralarmar. Har skiva och centralfört rtätning tning samt mycket gas och stoft. Hubbles stämgaffeldiagram III Elliptiska galaxer (E) Nästan enbart röda r (gamla) rnor. Endast mycket litet gas och stoft. Undergrupper till stämgaffeldiagrammet I Sa och SBa Stor centralfört rtätning. tning. Tätt lindade armar. Ringa knottrighet (knottrigheten orsakas av rnbildningsomr rnbildningsområden). den). 6

7 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 resp ljuså ljusår Vilken galaxtyp galaxtyp 7