Luminositetsfunktionen

Transkript

1 Galakser 2014 F7 1

2 Luminositetsfunktionen Antalstæthed af galakser med luminositet L: Φ L Kræver kendskab til Galaksers luminositet Mange galakser Bias (lettest at se de klare) Schechter-funktionen er et godt fit totalt dog ikke for de individuelle galakser. 2

3 Luminositetsfunktionen Luminositetsfunktionen bekræfter vores forventning om to separate klasser i form af spiraler og elliptiske: Røde, lysstærke elliptiske galakser Blå, mindre lysstærke spiralgalakser 3

4 I dag Hvordan adskiller lensing pga. galakser sig fra lensing pga. punktkilder? Hvad kan lensing pga. galakser anvendes til? Hvordan spiller massefordelingen af linsegalaksen ind? Hvordan ser den slags lensingevents ud i virkeligheden? 4

5 Galakser som gravitationslinser Lensingeffekten fra stjerner er for lille til at kunne opløses af teleskoper. Det er anderledes for en galakse, da massen er ca gange større (θ E M). Vi skal dog tage højde for galaksens udstrækning. Vi antager: Tyngdekraften er svag Linsens udtrækning langs synslinjen L d D d, hvorfor hele linsen ligger i samme afstand (=tynd linse). 5

6 Galakser som gravitationslinser Lensing er interessant fra et extragalaktisk perspektiv, da afbøjning af lys er uafhængigt af hvilken type stof, som forårsager afbøjningen. Det er ligegyldigt om det er baryonisk eller mørkt, om det er i virial ligevægt eller ej, osv. Vi konstruerer et par simple modeller: Linse med aksesymmetrisk massefordeling Punktmasse Isoterm kugle 6

7 Galakser som gravitationslinser I virkeligheden er massefordelingen for linser aldrig helt symmetrisk. Den kan være elliptisk, der kan være substruktur, osv. Det kan generere mere end to billeder. Kritiske kurver i linseplan Caustics i kildeplan Kritiske kurver i linseplan Caustics i kildeplan Elliptisk linse 7

8 Eksempler på lensingsystemer: Det første lensingsystem blev fundet i 1979, hvor optiske billeder af en radiokilde viste to punktformede kilder. Begge blev identidiceret som quasarer ved z s =1.41 med ens spektre. Optiske billeder med længere eksponeringstid viste en galakse ved z d =0.36, som forårsagede lensingen. QSO

9 Eksempler på lensingsystemer: QSO Afstanden mellem billederne A & B er større end forventet for en enkelt linse (formel 3.64). Det skyldes, at galaksen er en del af en større galaksehob, som fungerer som linse. 9

10 Galaksehob som linse Linsegalakser er ofte med i større galaksehobe, hvorfor Observationer ofte viser tegn på afbøjning pga. det samlede tyngdepotential. 10

11 Eksempler på lensingsystemer: QSO PG Figuren viser en quasar opdaget i 1980 bestående af fire billeder i NIR. Den største afstand er ca. 3. Alle billeder har samme z s =1.72, og linsen har z d =0.31. Konfigurationen passer med en omtrent elliptisk linse. 11

12 Eksempler på lensingsystemer: QSO PG Foruden de fire billeder er en Einsteinring synlig i NIR. Det skyldes galaksen selv. Ud fra Einsteinringen kan vi estimere massen inden for θ E (TØ). 12

13 Eksempler på lensingsystemer: QSO Einstein Korset Figuren viser en korslignende struktur i kernen af en spiralgalakse i nærheden. Det skyldes en bagvedliggende quasar ved z s =

14 Eksempler på lensingsystemer: QSO Einstein Korset Opsplitningen på Δθ=1.8 og spektroskopiske målinger viser at billederne er fra samme quasar. Billederne kan stykkes sammen til en Einsteinring med θ E =0.9, hvorefter massen kan bestemmes med en præcision på ca. 3%. 14

15 Flere Einsteinringe Her ser vi en radiogalakse som en komplet Einsteinring i NIR. 15

16 Flere Einsteinringe Her ser vi quasaren MG , som består af en kompakt central strålingskilde med to radiolobes. Den ene af de to lobes lenses af en galakse ved z d =0.25 og kan ses som en Einsteinring. Kilden er ved z s =

17

18

19

20

21 D 770Mpc d 2500Mpc 0.4arc min E

22 D 840Mpc d 2500Mpc E 0.8arc min

23 Abell 1703

24 Abell 1703

25 Abell 1703 D 1010Mpc d 3000Mpc E 0.47arc min

26 Andre anvendelser af lensingeffekten Man kan estimere H 0 i lensingsystemer, da lysets rejsetider langs forskellige baner fra kilden til observatøren kan være forskellige. Ved at måle fordelingen i linsen og tidsforskellene kan vi estimere H 0. 26

27 Andre anvendelser af lensingeffekten Når der er flere billeder, har lys fra samme kilde fulgt forskellige baner. Det kan vi bruge til at studere fx rødfarvning og extinktion pga. støv i linsegalakser. Det bekræfter, at elliptiske galakser kun forårsager lidt extinktion, hvorimod det omvendte er tilfældet for spiralgalakser. 27

28 Resumé Lensing pga. galakser besværliggør fysikken pga. linsens fysiske udstrækning. Lensingeffekten er uafhængig af hvilken type stof, som forårsager lensing. Derfor er lensingsystemer et godt sted at studere masser af galakser og dermed mørkt stof. Foruden mørkt stof kan lensingsystemer anvendes til at estimere H0 samt til at studere extinktion på lysets vej gennem linsegalakserne. 28