Galaktyka. Rysunek: Pas Drogi Mlecznej

Transkrypt

1 Galaktyka Rysunek: Pas Drogi Mlecznej

2 Galaktyka

3 Ośrodek międzygwiazdowy - obłoki molekularne - możliwość formowania się nowych gwiazd. - ekstynkcja i poczerwienienie (diagramy dwuwskaźnikowe E(U-B)/E(B-V)=0.7, A V = 3E(B V )), dla centrum Galaktyki ekstynkcja w filtrze V ok mag. Układ kilkuset miliardów gwiazd i wielu miliardów mas słońca gazu w którym znajduje się Słońce Odległość Słońca od Centrum Galaktyki ok. 8.5 kpc. Okres obiegu ok. 200 mln lat. Masa wewnątrz orbity Słońca ok M Średnica dysku Galaktyki - ok 30 kpc. Całkowita jasność ok. 20 mld jasności Słońca

4 Współrzędne galaktyczne b - szerokość galaktyczna l - długość galaktyczna współrzędne równikowe równonocne środka galaktyki to α = 17h 45m 37s, δ = 28 o współrzędne północnego bieguna galaktycznego to α = 12h 51m 26s, δ = +27 o Rysunek: współrzędne galaktyczne

5 Budowa Galaktyki Centrum Galaktyki: najprawdopodobniej czarna dziura o masie ok. 3.6 mln M źródło promieniowania radiowego i rentgenowskiego. Zgrubienie centralne (najprawdopodobniej poprzeczka), dysk (Populacja I) populacja sferyczna (Populacja II). Całkowita masa Galaktyki szacowana jest na podstawie pomiarów prędkości radialnych obłoków neutralnego wodoru, odległych od Centrum gromad kulistych i małych galaktyk znajdujących się w pobliżu. Liniowy wzrost masy z odległością - ok M do 60 kpc - ciemna materia.

6

7 Rysunek: Centrum Galaktyki

8

9 Galaktyki Problem mgławic pozagalaktycznych - nieroztrzygnięty do 1924r. Obserwacje cefeidy w Wielkiej Mgławicy Andromedy (Hubble 1924) - galaktyki stanowią odrębne systemy gwiazd podobne do naszej Galaktyki Podstawowe typy morfologiczne galaktyk: eliptyczne (o różnym stopniu spłaszczenia) spiralne (o różnych rozmiarach i jasności części centralnej i wyodrębnieniu ramion spiralnych) i spiralne z poprzeczką nieregularne.

10 Rysunek: Wielki Obłok Magellana

11 Rysunek: Mały Obłok Magellana i gromada kulista 47 Tuc

12 Rysunek: Galaktyka spiralna M31 (Wielka Mgławica w Andromedzie)

13 Rysunek: Galaktyka spiralna M81

14 Rysunek: Galaktyka spiralna M51

15 Rysunek: Galaktyka spiralna z poprzeczką NGC 1300

16 Rysunek: Nietypowa galaktyka eliptyczna NGC 5128 (Cen A)

17 Rysunek: Galaktyka eliptyczna M87

18 Grupy i gromady galaktyk Obłoki Magellana, galaktyka karłowata w Strzelcu. Lokalna Grupa Galaktyk: Galaktyka, M31, M33, Obłoki Magellana + kilkadziesiąt małych galaktyk. Grupy galaktyk: kilka - kilkadziesiąt galaktyk Gromady galaktyk: kilkaset - wiele tysięcy. Zderzenia galaktyk: sprężenie gazu - gwałtowne tworzenie się młodych masywnych gwiazd - wiatry gwiazdowe i wybuchy supernowych zasilenie gazem centralnych obszarów galaktyk.

19 Rysunek: Kwintet Stefana - silnie oddziałująca grupa galaktyk

20 Rysunek: Centralna część gromady galaktyk w Pannie

21 Rysunek: Centralna część gromady galaktyk w Warkoczu Bereniki

22

23 Aktywne jądra galaktyk Galaktyki Seyferta - o bardzo jasnych jądrach. Radioastronomia: odkrycie radiogalaktyk i kwazarów 3C273 - pierwszy kwazar dla którego zidentyfikowano linie widmowe. Były to linie wodoru przesunięte ku czerwieni o z=0.158, co oznacza, że oddala się od nas z prędkością prawie km/s. Jeżeli prędkośc ta była związana z ekspansją Wszechświata, to musiał być bardzo daleko i być bardzo jasny (100 razy jaśniejszy niż duża galaktyka). Aktywne jądra galaktyk (galaktyki Seyferta, radiogalaktyki, kwazary) - opadanie materii na bardzo masywne czarne dziury Okres najwiekszej aktywności już minął.

24 Rysunek: Radioźródła o różnych strukturach

25 Rysunek: Przykłady galaktyk Sayferta

26 Rysunek: Kwazary i ich galaktyki macierzyste

27 Rysunek: Kwazary i ich galaktyki macierzyste

28 Kosmologia Ogólna Teoria Względności: geometryczny opis czasoprzestrzeni (Einstein 1915) Niestabilność rozwiązań dla modeli jednorodnych i izotropowych (Lemaitre, Friedman) - modele otwarte i zamknięte. Gęstość krytyczna - model płaski: ρ c = 3H2 8πG kg/m 3 Bezwymiarowy parametr gęstości Ω = ρ ρ c

29 Obserwacyjne stwierdzenie oddalania się odległych galaktyk (Hubble 1929) Prawo Hubble a: v = H r H - stała Hubble a (wg obecnych ocen H 70km/s/Mpc) Teoria pierwotnej nukleosyntezy ok. 74% masy barionów - wodór ok 26% - hel śladowa ilość pierwiastków cięższych: lit, beryl Odkrycie reliktowego promieniowania tła (1965) (widmo promieniowania ciała doskonale czarnego o T 2.7K)

30 Obserwacje odległych supernowych, fluktuacji mikrofalowego promieniowania tła i obserwacje rozkładu i prędkości galaktyk pozwoliły na ustalenie wieku Wszechświata i względnego udziału ciemnej materii i ciemnej energii Wszechświat ma około 13.7 miliarda lat. Zestawienie składowych masy-energii Wszechświata materia świecąca materia barionowa ciemna materia ciemna energia Powstawanie galaktyk i gromad galaktyk: rozwój niestabilności grawitacyjnej pierwotnych zaburzeń rozkładu ciemnej materii

31 Rysunek: Zaburzenia mikrofalowego promieniowania - obraz Wszechświata gdy miał niecałe 400 tysięcy lat

32 Ewolucja składu chemicznego Wszechświata W wyniku pierwotnej nukleosyntezy powstał hel i śladowe ilości pierwiastków lekkich, takich jak lit, bor i beryl Populacja III - pierwsze gwiazdy pozbawione były pierwiastków ciężkich - mogły być dużo masywniejsze niż obecnie. Pierwiastki cięższe od berylu powstały we wnętrzach gwiazd. Pierwiastki cięższe od żelaza powstały w większości w wyniku wybuchów supernowych. Centralne części galaktyk dużo szybciej zostają wzbogacone w pierwiastki ciężkie niż peryferia. Obecnie gwiazdy I populacji w otoczeniu Słońca zawierają około 2 % pierwiastków cięższych niż hel (metali). większa zawartość metali powoduje łatwiejsze powstawanie planet.

33 Główne etapy ewolucji Wszechświata w modelu Wielkiego Wybuchu Era Plancka - do s. Konieczna znajomość kwantowej teorii grawitacji. Prawdopodobnie wszystkie oddziaływania fundamentalne (grawitacyjne, elektromagnetyczne, słabe, silne) mają tę samą siłę. Era Wielkiej Unifikacji - do okres unifikacji odziaływań elektromagnetycznych silnych i słabych. Era Inflacji ( ) s - okres eksponensjalnego rozszerzania się Wszechświata

34 Era kwarków ( s) - Wszechświat wypełniony plazmą kwarkowo-gluonową (10 11 s oddzielają się oddziaływania elektromagnetyczne i słabe). Era hadronów ( s) tworzą się hadrony Era leptonów (1-10 s) anihilacja większości hadronów powoduje, że większość masy Wszechświata zawarta jest w leptonach Era promieniowania (10 s tys lat) - anihilacja większości leptonów i antyleptonów (pozostaje nadwyżka leptonów) powoduje że większość energii - masy Wszechświata związana jest z promieniowaniem. W trakcie kilku minut dokonuje się synteza helu i śladowych domieszek pierwiastków lekkich. 300 tys lat - rekombinacja atomów. Era materii - od 300 tys lat do teraz? Era ciemnej energii od 6 mld lat do końca Wszechświata?