Galaktyka Rysunek: Pas Drogi Mlecznej
Galaktyka
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 25-30 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. 10 11 M Średnica dysku Galaktyki - ok 30 kpc. Całkowita jasność ok. 20 mld jasności Słońca
Współrzędne galaktyczne b - szerokość galaktyczna l - długość galaktyczna współrzędne równikowe równonocne środka galaktyki to α = 17h 45m 37s, δ = 28 o 56 10 współrzędne północnego bieguna galaktycznego to α = 12h 51m 26s, δ = +27 o 07 08 Rysunek: współrzędne galaktyczne
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 6 10 11 M do 60 kpc - ciemna materia.
Rysunek: Centrum Galaktyki
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.
Rysunek: Wielki Obłok Magellana
Rysunek: Mały Obłok Magellana i gromada kulista 47 Tuc
Rysunek: Galaktyka spiralna M31 (Wielka Mgławica w Andromedzie)
Rysunek: Galaktyka spiralna M81
Rysunek: Galaktyka spiralna M51
Rysunek: Galaktyka spiralna z poprzeczką NGC 1300
Rysunek: Nietypowa galaktyka eliptyczna NGC 5128 (Cen A)
Rysunek: Galaktyka eliptyczna M87
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.
Rysunek: Kwintet Stefana - silnie oddziałująca grupa galaktyk
Rysunek: Centralna część gromady galaktyk w Pannie
Rysunek: Centralna część gromady galaktyk w Warkoczu Bereniki
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 44 000 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.
Rysunek: Radioźródła o różnych strukturach
Rysunek: Przykłady galaktyk Sayferta
Rysunek: Kwazary i ich galaktyki macierzyste
Rysunek: Kwazary i ich galaktyki macierzyste
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 10 26 kg/m 3 Bezwymiarowy parametr gęstości Ω = ρ ρ c
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)
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 - 0.003 materia barionowa - 0.03 ciemna materia - 0.24 ciemna energia - 0.73 Powstawanie galaktyk i gromad galaktyk: rozwój niestabilności grawitacyjnej pierwotnych zaburzeń rozkładu ciemnej materii
Rysunek: Zaburzenia mikrofalowego promieniowania - obraz Wszechświata gdy miał niecałe 400 tysięcy lat
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.
Główne etapy ewolucji Wszechświata w modelu Wielkiego Wybuchu Era Plancka - do 10 43 s. Konieczna znajomość kwantowej teorii grawitacji. Prawdopodobnie wszystkie oddziaływania fundamentalne (grawitacyjne, elektromagnetyczne, słabe, silne) mają tę samą siłę. Era Wielkiej Unifikacji - do 10 35 - okres unifikacji odziaływań elektromagnetycznych silnych i słabych. Era Inflacji (10 35 10 32 ) s - okres eksponensjalnego rozszerzania się Wszechświata
Era kwarków (10 32 10 5 s) - Wszechświat wypełniony plazmą kwarkowo-gluonową (10 11 s oddzielają się oddziaływania elektromagnetyczne i słabe). Era hadronów (10 5 1 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 - 300 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?