Astronomia galaktyczna

Transkrypt

1 Zakład Astrofizyki i Kosmologii Uniwersytet Śląski Zakład Astrofizyki Instytutu Astronomicznego Uniwersytet Wrocławski

2 »»»»»»»»» SPIS TREŚCI «««««««««Odkrywanie natury Drogi Mlecznej Budowa Drogi Mlecznej Gaz i pył międzygwiazdowy Formacja Drogi Mlecznej Kinematyka

3 ODKRYWANIE NATURY DROGI MLECZNEJ

4 Odkrywanie natury Drogi Mlecznej 1610 Galileusz ogląda Drogę Mleczną przez lunetę i widzi mnóstwo pojedynczych gwiazd Na podstawie zliczania gwiazd na niebie William Herschel uświadamia sobie, że DM to układ gwiazdowy w kształcie spłaszczonego dysku. XIX w. W. Parsons odkrywa spiralną strukturę niektórych mgławic (katalog J. Herschela). Kształt sugeruje rotacje. Ponadto dostrzega poszczególne gwiazdy obiekty pozagalaktyczne.

5 Odkrywanie natury Drogi Mlecznej 1917 H. Shapley stwierdza, że 69 gromad gwiazd rozłożonych jest jednorodnie w płaszczyźnie galaktyki, natomiast w długości galaktycznej tworzą zagęszczenie w kierunku na gwiazdozbiór Strzelca postuluje środek DM.

6 Odkrywanie natury Drogi Mlecznej 1920 J. Kapetyn wykorzystując fotografie nieba zlicza gwiazdy i wyznacza ich odległości.

7 Odkrywanie natury Drogi Mlecznej 1927 Lindblad i Oort, niezależnie od siebie formułują zasady ruchu obrotowego Galaktyki, na podstawie obserwacji ruchów gwiazd. Masy w DM rozmieszczone równomiernie rotacja jak bryła sztywna Większość masy skoncentrowana blisko środka DM potencjał Keplera

8 Odkrywanie natury Drogi Mlecznej 1930 R. Trumpler porównując odległości do gromad otwartych otrzymane dwoma różnymi metodami wnioskuje o ekstynkcji międzygwiazdowej wywołanej materią i pyłem. Wąskie linie absorpcyjne i emisyjne świadczą o niskich T, ρ

9 Odkrywanie natury Drogi Mlecznej 1951 W. W. Morgan badając rozmieszczenie przestrzenne gwiazd wczesnych typów dostrzegł pierwsze ślady układania się gwiazd w ramiona spiralne Galaktyki co było obserwowane w innych galaktykach (1924 E. Hubble). Obserwacje optyczne utrudnione przez znaczną ekstynkcję. Naturę Galaktyki ukazują radiowe obserwacje w linii H 21cm.

10 Odkrywanie natury Drogi Mlecznej

11 Odkrywanie natury Drogi Mlecznej

12 Klasyfikacja galaktyk nieregularne % galaktyki < eliptyczne reszta regularne < spiralne dyskowe < soczewkowate 70% spiralne z poprzeczką

13 Klasyfikacja galaktyk

14 BUDOWA DROGI MLECZNEJ

15 Budowa Drogi Mlecznej Zgrubienie cetralne r = 3 kpc Dysk 1,2 kpc x 15 kpc Dysk gazowo pyłowy 25 kpc Jądro Halo r = 50 kpc Korona

16 Budowa Drogi Mlecznej Ramiona spiralne Jądro Poprzeczka galaktyczna Ciemna materia

17 Populacje gwiazdowe chemiczna ewolucja Galaktyki Populacja I Gwiazdy młode, uformowane po powstaniu galaktyki duża metaliczność [Fe/H]. Ramiona spiralne DM Populacja II Gwiazdy stare, powstałe w czasie formowania się DM mała metalicznośc [Fe/H]. Zgrubienie centralne i halo Populacja III Obiekty hipotetyczne, powstałe przed okresem formowania się Galaktyki. Ich skład odpowiadał składowi Wszechświata po pierwotnej nukleosyntezie bardzo niska metaliczność, głównie H i He.

18 Budowa Drogi Mlecznej Droga Mleczna jest galaktyką spiralną z poprzeczką. Zawiera gwiazd, które stanowią zaledwie 9% całej materii w Galaktyce. Materia międzygwiazdowa 1%. Resztę materii stanowi tzw. ciemna materia i ciemna energia zlokalizowana głównie w Halo 90%.

19 Zgrubienie centralne Występuje we wszystkich galaktykach, poza galaktykami nieregularnymi. Jest dużym zgromadzeniem gwiazd, głównie starych.!!! WYJĄTEK!!! Gromada S niedawno odkryta gromada młodych i gorących gwiazd. Krążą one 0,04 pc od centrum Galaktyki. Mają około 106 lat i masy rzędu 3-5 M.

20 Zgrubienie centralne Zgrubienie cenralne silnie absorbuje fale optyczne, głęboką podczerwień i mikrofale. Okno Baadego Obszar o mniejszej ρ gazu. Pozwala studiować obiekty centralne DM. Pokrywa około 1o nieba, i wycentrowane jest w kierunku gromady NGC 6522.

21 Obiekt centralny Gromada S na podstawie ruchów gwiazd do niej należących obliczono masę oraz rozmiary obiektu centralnego.

22 Obiekt centralny M = M R = km 20R

23 Sagittarius A Sagittarius A - radioźródło złożone z kilku elementów: Sgr. A East pozostałość po supernowej Sgr. A West spiralna struktura pyłu i gazu transportująca materię do Sgr. A* Sgr. A* Czarna dziura

24 GAZ I PYŁ MIĘDZYGWIEZDNY

25 Gaz i pył międzygwiezdny Składnik T [K] ρ[cm 3 ] Obserwacje Obłoki molekularne IR, X Ciepły gaz zjonizowany ,4 H α Obszary H II H α Chłodny gaz neutralny (H I ) H 21 cm

26 Obłoki molekularne Miejsca, w których powstają gwiazdy. Główny składnik trudno wykrywalny H2. NCO NH2 MGMC 106 M RGMC pc

27 Obłoki molekularne Często otoczone są obszarami H II Młode gwiazdy typu O B powstające w GMC szybko jonizują obłoki, tworząc obszary H II Strefa Stromgrena obszar w którym gwiazda jonizuje H. N N(UV) o λ = 912Å ( 3 N R ST = 4 παn 2 ) 1/3

28 Obłoki molekularne Ze strefą Stromgrena powiązane są mgławice refleksyjne oraz obiekty Herbiga Haro.

29 Obszary H I Szybkie obłoki złożone z wodoru naturalnego. Emitują fale o λ = 21cm. Strumień Magellana

30 Obszary H I Orbita Strumienia Magellana pokrywa się z orbitą Obłoków Magellana. Przypuszcza się, iż strumień ten powstał poprzez oddziaływanie grawitacyjne między Obłokami a Galaktyką. Na podstawie obserwacji obiektów H I zrewidowano kształt Galaktyki.

31 FORMACJA DROGI MLECZNEJ

32 Powstanie Drogi Mlecznej- mitologia Według mitologii greckiej Droga Mleczna powstała w wyniku przypadku. Jowisz, ojciec Herkulesa (matka Alkmena), chcąc by syn był nieśmiertelny podstawia go do piersi śpiącej Junony. Ta jednak budząc się porusza rozlewając część mleka tworząc jasny pas na firmamencie niebieskim. Mleko γαλα [gala] Jacopo Tintoretto, 1575

33 Powstanie Drogi Mlecznej- model ELS Model ELS O. Eggen, D. Lynden-Bell, A. Sandage, 1962, ApJ 136, 748 Samograwitująca kula gazu Niestabilność grawitacyjna prowadząca do swobodnego zapadania się gazu Kondensacja pojedynczych obłoków gazowych przyszłych protogwiazd, i gromad kulistych należących do halo

34 Powstanie Drogi Mlecznej- model ELS Obłoki zbliżające się do GC zderzają się nieelastycznie, a ich orbity stają się bliższe płaszczyźnie prostopadłej do osi rotacji proto-galakyki powstanie dysku Wiele obłoków kierowanych było ku GC wybrzuszenie centralne

35 KINEMATYKA

36 Kinematyka

37 Kinematyka Zderzenie z M31 (M33) za około 4 miliardy lat.