Świat galaktyk
advertisement
Świat galaktyk Bożena 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 Klucz do rozwiązania: związek jasność – okres dla Cefeid znaleziony przez Henriettę Leavitt (1868 – 1921) NGC 2997 Rok 1920: Wielka Debata Heber D.Curtis (1872 - 1942) Harold Shapley (1885-1972) Argumentował za wielością ‘wszechświatów’-galaktyk Argumentował za gazową naturą mgławic spiralnych i jedną galaktyką Rozwiązanie: Edwin Hubble + 2.5 m teleskop 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. 100-calowy teleskop Hookera na Mt. Wilson Wyznaczona odległość do Andromedy okazała się być dużo większa niż rozmiary naszej galaktyki określone przez Shapley’a. Edwin Hubble 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 HST optyka podczerwień M 51 radio X-ray 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 GM Gal m mv 2 r r GM Gal m mv2 r2 r 2 v GM Gal r GM Gal v r J. R. Brownstein i J. W. Moffat (2006) Ciemna materia albo modyfikacja praw Newtona i ogólnej teorii względności 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 galaktyki Obserwowany związek pomiędzy masą czarnej dziury oraz prędkością gwiazd w zgrubieniu centralnym (i samą masą zgrubienia centralnego); Magorrian i in. (1998). Obowiązuje zarówno dla aktywnych galaktyk jak i słabo aktywnych galaktyk. Stuart & Wyithe (2006) Podsumowanie: Najważniejsze zagadnienia do wyjaśnienia: Zagadka ciemnej materii Metody 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.
