Stjernetællinger IC 1396A

Transkript

1 Galakser-Mælkevejen

2 Mælkevejen Aktører: William Herschel ( ) Jacobus Kapteyn ( ) Harlow Shapley ( ) Robert Trumpler ( ) Edwin Hubble ( )

3 Stjernetællinger Herschel og Kapteyn. Mælkevejen har en diameter på ca. 9kpc. Solen var i midten af Mælkevejen, troede de. Interstellar absorption ikke kendt af de to. Derfor så de kun et lille område af Solens omegn, og dermed opdagede de ikke Solens sande placering i Mælkevejen. IC 1396A

4 Kuglehobe Harlow Shapley observerede kugleformede stjernehobe. De lå i en sfærisk symmetrisk fordeling på himmelen men Solen lå IKKE i centrum af denne fordeling. Det gjorde et sted i retningen af Skytten 15kpc væk. (Han kendte heller ikke til absorption.) Hoben 47 Tucana. 4'x4'. Bemærk HR-diagrammet. (Gamle stjerner.)

5 Interstellar absorption Formel for afstandsbestemmelse ændres : m M =5 log d 5 A A afhænger af retningen vi ser. A 5 d korrigeret =d 0 10 Shaplows værdi nedskrives til ~50% af den oprindelige værdi. Carina tågen.

6 Er hele verden samlet i Mælkevejen? Edwin Hubble kommer på banen: Fordømt. Tågerne er for langt væk... Spektrometer.

7 Cepheider til afstandsmåling. M V = 2,78 log T 4,14 10døgn

8 Verden er større end først antaget Mælkevejen indeholder ikke alt men den ér stor.

9 Mælkevejens struktur set ovenfra.

10 Mælkevejen set fra siden.

11 IR-billede af Mælkevejen

12 Vores nabolag.

13 I galakser laves stjerner.

14 Stjerner dannes især i spiralerne.

15 Hvorfor spiraler? Vi ved det ikke med sikkerhed. Men en simulering af en merger kan give os et fingerpeg.

16 Stjernernes bevægelse.

17 Mælkevejens centrale dele. Stjerner og gas roterer om et centrum i midten af Mælkevejen. Nogle siger i dag, at M=4 millioner solmasser. v stjerne =1500km / s, a=1kau rot 2 a T = stjerne =19,9 yr. Keplers 3. lov giver : v rot M centrum = M =2,5 10 M Sol. sol 2 19,9

18 Centrum af Mælkevejen. Sandsynligvis et sort hul i centrum af Mælkevejen og andre galakser.

19 Stjernepopulationer Diskstjerner Bulgestjerner Halostjerner (I bl.a. kuglehobene.) Forskellige slags stjerner? Walter Baade ( ) Tysk-amerikaner. Los Angeles uden mørklægning. Krig i Derfor mørkelagt.

20 Baade observerede Andromeda

21 Et tydeligere billede af farveforskellene på stjernerne

22 NGC1232 spejlvendt ift bogens billede Tungere grundstoffer absorberer UV-lys; dermed ser lyset rødere ud. Gamle stjerner er små og rødgule. Nye stjerner har alle farver. Store stjerner er blå. Altså er der to effekter i spil her.

23 Stjernepopulationer. Population I: Ekstrem I: Unge stjerner. Mellem I: Sollignende. (Z 1,6%) Placering: Skiveområdet. Population II: Metalfattige. Z 0,1% Placering: Kernen + se figur. Haloen. (Kuglehobe.) Population III: De stjerner, som blev skabt ved Big Bang. Væk nu(?) M > 100MSol

24 Støv og gas Placering: I skiven. Gasarter: H, He, CO, NH3, HCN, CH3OH, NH2CH2COOH. (Ca. 99%.) Støv: Silikater. (Ca. 1%.) 'Sod' fra stjerner nm store.

25 Støv i Oriontågen Reflektionsskyer. (Støv der reflekterer.) Derudover mørke støvskyer.

26 Gasskyer i Orion. Billeder kan ofte være vist i falske farver(!) Naturlige linier er: Rød: Hβ (Eller SII.) Grøn: OIII. Blå: Spredt stjernelys fra O- og B-stjerner.

27 Hestehovedtågen. En berømt støvtåge.

28 Absorption og rødfarvning. m=m 0 A. Størrelsesklassen vokser, da noget lys forsvinder. m 0 M=5 log r 5 m A M=5 log r 5 m M=5 log r 5 A Hvordan bestemmes A? Rødfarvningen! EB V = B V B V 0, da A=3 E B V. EKS: Spektralanalyse af stjerne fortæller,at vi ser på en G0V stjerne. Dvs vi ved fra tabeller at M V =5 og B V 0 =0,6. Målinger giver : V=13 og B V =1,6. Dvs : E B V =1,6 0,6=1,0 A=3,0. V M V =13 5=8=5 log r 5 A=5 log r 5 3. r=100 pc. Hvis A=0 er r=398 pc 400 pc.

29 Haloen Kikkerter kan ikke se noget lys i haloen. Rotationskurver kan måle, at der er gravitationskraft derfra! Altså må der være noget stof, der ikke lyser Mørkt stof: Neutrinoer. MACHOs. (Massive Astrophysical Compact Halo Objects.) Planeter. Neutral gas. Kvark klumper. Noget nyt? Eller er gravitationsloven mon ufuldstændig?

30 Hvordan måles på noget usynligt? ROTATIONSKURVER. Vi måler lyset fra en galakse set fra siden.

31 Teknikken bag. v rad λ λ 0 = λ0 c G M r 3 2 π r Kepler fandt : = 2.Og v=. 2 T 4 π T 3 2 G M r v 1 = = π T 4 π r T G M r 3 v 2 = π 4 π r G M =v ( r) r

32 Eksempel: NGC 7083 λ

33 Flere rotationskurver. G M =v ( r) r 2 r v M (r )= G Galaksens masse vokser altså med r også selvom vi ikke kan se noget. Ingen ved, hvad det mørke stof er.

34 Galakser-Mælkevejen Mælkevejens struktur og indhold Målemetoder Absorption Billedkilde: 01/Milky-Way-Formed-From-the-Inside-Out.jpg

35 Mælkevejen Aktører: William Herschel ( ) Jacobus Kapteyn ( ) Harlow Shapley ( ) Robert Trumpler ( ) Edwin Hubble ( )

36 Stjernetællinger Herschel og Kapteyn. Mælkevejen har en diameter på ca. 9kpc. Solen var i midten af Mælkevejen, troede de. Interstellar absorption ikke kendt af de to. Derfor så de kun et lille område af Solens omegn, og dermed opdagede de ikke Solens sande placering i Mælkevejen. IC 1396A Billedkilde: ephants-trunk-nebula-ic1396a.html

37 Kuglehobe Harlow Shapley observerede kugleformede stjernehobe. De lå i en sfærisk symmetrisk fordeling på himmelen men Solen lå IKKE i centrum af denne fordeling. Det gjorde et sted i retningen af Skytten 15kpc væk. (Han kendte heller ikke til absorption.) Hoben 47 Tucana. 4'x4'. Bemærk HR-diagrammet. (Gamle stjerner.)

38 Interstellar absorption Formel for afstandsbestemmelse ændres : m M =5 log d 5 A A afhænger af retningen vi ser. A d korrigeret =d Shaplows værdi nedskrives til ~50% af den oprindelige værdi. Carina tågen.

39 Er hele verden samlet i Mælkevejen? Edwin Hubble kommer på banen: Fordømt. Tågerne er for langt væk... Spektrometer. Hubble opdager, at tågerne er længere væk end Mælkevejens størrelse. Dvs. så er målingerne enten forkerte, eller også er tågerne udenfor Mælkevejen! Hubble brugte Cepheideafstandsmetoden til at bestemme afstandene til galakserne.

40 Cepheider til afstandsmåling. M V = 2,78 log T 4,14 10døgn Relationen gælder for Pop I-stjerner. For Pop II (W Virginis Cepheider) er relationen som ovenfor men konstantleddet er -2,61.

41 Verden er større end først antaget Mælkevejen indeholder ikke alt men den ér stor.

42 Mælkevejens struktur set ovenfra. Billedkilde: _archive.html

43 Mælkevejen set fra siden.

44 IR-billede af Mælkevejen Billedkilde: yway_images.htm

45 Vores nabolag.

46 I galakser laves stjerner.

47 Stjerner dannes især i spiralerne.

48 Hvorfor spiraler? Vi ved det ikke med sikkerhed. Men en simulering af en merger kan give os et fingerpeg.

49 Stjernernes bevægelse.

50 Mælkevejens centrale dele. Stjerner og gas roterer om et centrum i midten af Mælkevejen. Nogle siger i dag, at M=4 millioner solmasser. v stjerne =1500km / s, a=1kau rot 2 a T = stjerne =19,9 yr. Keplers 3. lov giver : v rot M centrum = M sol =2,5 106 M Sol. 2 19,9 Lidt om en gassky, der er på vej ind i et sort hul i Mælkevejscenteret: -supermassive-black-hole-sgr-a-spaghettifies-a-gas -gloud/

51 Centrum af Mælkevejen. Sandsynligvis et sort hul i centrum af Mælkevejen og andre galakser.

52 Stjernepopulationer Diskstjerner Bulgestjerner Halostjerner (I bl.a. kuglehobene.) Forskellige slags stjerner? Walter Baade ( ) Tysk-amerikaner. Los Angeles uden mørklægning. Krig i Derfor mørkelagt.

53 Baade observerede Andromeda

54 Et tydeligere billede af farveforskellene på stjernerne

55 NGC1232 spejlvendt ift bogens billede Tungere grundstoffer absorberer UV-lys; dermed ser lyset rødere ud. Gamle stjerner er små og rødgule. Nye stjerner har alle farver. Store stjerner er blå. Altså er der to effekter i spil her.

56 Stjernepopulationer. Population I: Ekstrem I: Unge stjerner. Mellem I: Sollignende. (Z 1,6%) Placering: Skiveområdet. Population II: Metalfattige. Z 0,1% Placering: Kernen + se figur. Haloen. (Kuglehobe.) Population III: De stjerner, som blev skabt ved Big Bang. Væk nu(?) M > 100MSol

57 Støv og gas Placering: I skiven. Gasarter: H, He, CO, NH3, HCN, CH3OH, NH2CH2COOH. (Ca. 99%.) Støv: Silikater. (Ca. 1%.) 'Sod' fra stjerner nm store.

58 Støv i Oriontågen Reflektionsskyer. (Støv der reflekterer.) Derudover mørke støvskyer.

59 Gasskyer i Orion. Billeder kan ofte være vist i falske farver(!) Naturlige linier er: Rød: Hβ (Eller SII.) Grøn: OIII. Blå: Spredt stjernelys fra O- og B-stjerner.

60 Hestehovedtågen. En berømt støvtåge.

61 Absorption og rødfarvning. m=m 0 A. Størrelsesklassen vokser, da noget lys forsvinder. m 0 M=5 log r 5 m A M=5 log r 5 m M=5 log r 5 A Hvordan bestemmes A? Rødfarvningen! EB V = B V B V 0, da A=3 E B V. EKS: Spektralanalyse af stjerne fortæller,at vi ser på en G0V stjerne. Dvs vi ved fra tabeller at M V =5 og B V 0 =0,6. Målinger giver : V=13 og B V =1,6. Dvs: E B V =1,6 0,6=1,0 A=3,0. V M V =13 5=8=5 log r 5 A=5 log r 5 3. r=100 pc. Hvis A=0 er r=398 pc 400 pc.

62 Haloen Kikkerter kan ikke se noget lys i haloen. Rotationskurver kan måle, at der er gravitationskraft derfra! Altså må der være noget stof, der ikke lyser Mørkt stof: Neutrinoer. MACHOs. (Massive Astrophysical Compact Halo Objects.) Planeter. Neutral gas. Kvark klumper. Noget nyt? Eller er gravitationsloven mon ufuldstændig?

63 Hvordan måles på noget usynligt? ROTATIONSKURVER. Vi måler lyset fra en galakse set fra siden.

64 Teknikken bag. v rad λ λ 0 = λ0 c G M r 3 2 π r = 2.Og v=. 2 T 4 π T 3 2 G M r v 1 = = 2 4 π T 4 π r T G M r 3 v 2 = 4 π 2 4 π2 r 2 G M =v (r) r Kepler fandt :

65 Eksempel: NGC 7083 λ

66 Flere rotationskurver. G M =v( r) r 2 r v M (r )= G Galaksens masse vokser altså med r også selvom vi ikke kan se noget. Ingen ved, hvad det mørke stof er.