Świat galaktyk
TRANSCRIPT
Świat galaktykBożena Czerny
Przwodnik autostopowicza po galaktykach!
IES
Nocne niebo widziane gołym okiem
Nocne niebo widziane gołym okiem
Nocne niebo widziane przez bardzo duży teleskop: ultra-
głęboki obraz z HST
Nocne niebo – maleńki fragment poprzedniego obrazu
Czym są galaktyki?Składniki:
Gwiazdy: gwiazdy ciągu głównego, olbrzymy, nadolbrzymy, gwiazdy na gałęzi horyzontalnej. Mniej masywne gwiazdy ciągu głównego i białe karły są niewidoczne. Gwiazdy czasami widać nie bezpośrednio, a dzięki jonizacji przez ich promieniowanie otaczającego gazu (mgławice planetarne, obłoki HII)
Gaz: obserwowany w formie zjonizowanej (obłoki HII, pozostałości po supernowych, okolice aktywnego jądra galaktyki), neutralnej i molekularnej (HI, CO i inne molekuły), oraz w formie bardzo gorącej plazmy (efekt absorpcji przez wysoko zjonizowane pierwiastki, efekt emisji w formie promieniowania hamowania).
Pył: obserwowany albo dzięki efektowi absorpcji promieniowania nadfioletowego lub optycznego, albo dzięki obserwacji reemisji tego promieniowania w zakresie of dalekiej podczerwieni do zakresu mm.
Parametry: typowy rozmiar – kilkadziesiąt kpc (tysięcy lat świetlnych), typowe masy – milardy mas Słońca, typowe odległości od nas – miliony do kilku miliardów lat świetlnych
Nasza wiedza na ten temat liczy sobie niecałe sto lat!
Początek XX wieku:•Problem skali odległości
•Rozmiar naszej Galaktyki
•Natura mgławic spiralnych
M1 - Krab
NGC 2997
Klucz do rozwiązania: związek jasność – okres dla Cefeid znaleziony przez Henriettę Leavitt (1868 – 1921)
Rok 1920: Wielka Debata
Heber D.Curtis (1872 - 1942)
Argumentował za wielością ‘wszechświatów’-galaktyk
Harold Shapley (1885-1972)
Argumentował za gazową naturą mgławic spiralnych i jedną galaktyką
Rozwiązanie: Edwin Hubble + 2.5 m teleskop
100-calowy teleskop Hookera na Mt. Wilson
Edwin Hubble
Największy na świecie nowo zbudowany teleskop umożliwił zaobserwowanie pojedynczych gwiazd w galaktyce Andromedy, w szczególności Cefeid.
Cefeidy już wtedy dawały znany sposób na określenie odległości z relacji okres – jasność.
Wyznaczona odległość do Andromedy okazała się być dużo większa niż rozmiary naszej galaktyki określone przez Shapley’a.
Piękne galaktyki: Sombrero
Piękne galaktyki: M31 - Andromeda
Piękne galaktyki: M83 – Southern Pinwheel
Klasyfikacja galaktyk: Edwin Hubble
Galaktyki eliptyczne• Czerwone (B-V) > 1 = stara populacja gwiazdowa
• Gładki profil = układ w równowadze
• Duża jasnośc powierzchniowa = układ ciasny
• Mało lub wcale pyłu = brak możliwości formowania gwiazd
• Tylko linie absorpcyjne = powstawanie gwiazd nie zachodzi
• Liczne gromady kuliste = utworzone przez zderzenia
• Brak silnej rotacji = utworzone przez zderzenia
• Występują w gromadach galaktyk = utworzone przez zderzenia
• Typowo
-21 < MV < -17
Galaktyki spiralne• Czerwone zgrubienie centralne (B-V) > 1 = zgrubienie centralne jest stare
• niebieskawe ramiona/dysk (B-V) ~ 1 = dysk jest młodszy
• umiarkowana jasnośc powierzchniowa = układ dazy do równowagi
• znaczne ilości pyłu = powstawanie gwiazd w przyszłości
• liczne linie emisyjne i absorpcyjne = powstawanie gwiazd zachodzi
• rotujący dysk = utworzone w wyniku kolapsu
• liczne gromady kuliste = pewna rola zderzeń galaktyk
• występuja w gromadach i w polu = zderzenia i kolaps
• typowo
-21 < MV < -17
oraz dodatkowo: galaktyki niergularne
NGC 6822
oraz dodatkowo: galaktyki karłowate
Obłoki Magellana
oraz dodatkowo: galaktyki karłowate
Dwingeloo I
oraz klasa galaktyk o małej jasności powierzchniowej
David Malin
Malin 1
Obserwacje prowadzi się w szerokim zakresie widmowym
M 51
optyka podczerwień
radio X-ray
HST
i w szerokim zakresie odległości: od
najdalszych krańców Wszechświata:
najdalszych krańców Wszechświata:
najdalszych krańców Wszechświata:
Czego nie wiemy?
• Zagadka ciemnej materii
• Ewolucja galaktyk
Krzywa rotacji galaktyk
rmv
rmGMGal
2
2 r
GMv Gal
J. R. Brownstein i J. W. Moffat (2006)
Ciemna materia albo modyfikacja praw Newtona i ogólnej teorii względności
rGMv Gal
rmv
rmGMGal
2
2
Ewolucja galaktyk
Rola zderzeń w formowaniu się galaktyk
A tak artysta wyobraża sobie zderzenie Andromedy (M31) z
Drogą Mleczną.1.
A tak artysta wyobraża sobie zderzenie Andromedy (M31) z
Drogą Mleczną.2.
A tak artysta wyobraża sobie zderzenie Andromedy (M31) z
Drogą Mleczną.3.
A tak artysta wyobraża sobie zderzenie Andromedy (M31) z
Drogą Mleczną.4.
A tak artysta wyobraża sobie zderzenie Andromedy (M31) z
Drogą Mleczną.5.
Zderzenie galaktyk: symulacja komputerowa
Wpływ supermasywnej czarnej dziury i fazy kwazarowej na
ewolucję galaktykiObserwowany związek pomiędzy Obserwowany związek pomiędzy masą czarnej dziury oraz prędkością masą czarnej dziury oraz prędkością gwiazd w zgrubieniu centralnym (i gwiazd w zgrubieniu centralnym (i samą masą zgrubienia centralnego); samą masą zgrubienia centralnego); Magorrian i in. (1998).Magorrian i in. (1998).
Obowiązuje zarówno dla aktywnych Obowiązuje zarówno dla aktywnych galaktyk jak i słabo aktywnych galaktyk jak i słabo aktywnych galaktyk.galaktyk.
Stuart & Wyithe (2006)
Podsumowanie:
Najważniejsze zagadnienia do wyjaśnienia:Zagadka ciemnej materiiMetody obserwacyjne: dokładna analiza ruchu możliwie wielu gwiazd, szczególnie obiecujące mogą być właśnie galaktyki o małej jasności powierzchniowej. SALT?
Ewolucja galaktyk w okresie Wieków Ciemnych (z ~ 10 – 30)Metody obserwacyjne: problem trudniejszy, bo materia międzygwiazdowa staje się tam nieprzezroczysta. Astronomia grawitacyjna? Natomiast duże możliwości opracowań teoretycznych.