AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 18: Galakser og galaksehoper

Transkript

1 AST1010 En kosmisk reise Forelesning 18: Galakser og galaksehoper

2 Innhold Klasser: elliptiske, spiraler og irregulære Egenskaper antall, oppbygging. Spiralarmene hvordan de dannes. Galaksehoper og superhoper. Vegger og hulrom. Galaksekollisjoner. Mørk materie i galakser og galaksehoper. Aktive galaksekjerner 2

3 AST Galakser 3

4

5 Hubbles klassifikasjon av galakser Spiralgalakser vanlige spiraler og stangspiraler Elliptiske galakser Irregulære galakser Hubbles stemmegaffeldiagram 5

6 Stemmegaffeldiagrammet 6

7 Spiralgalakser: Sa, Sb og Sc 7

8 8

9 Stavspiraler typer SBa, SBb og SBc AST Galakser 9

10 Elliptiske galakser -Klassifisert etter utseende men ser vi korrekt flattrykning? Reelle forskjeller selv om graden av flattrykning ikke alltid kan avgjøres for en individuelt observert galakse - I hovedsak Pop. II-stjerner lite gass og støv - Dekker et område i størrelse fra de største til de minste galakser 10

11 M 87 er en kjempestor elliptisk galakse. Den ligger i sentrum av Virgohopen, en sverm eller hop av galakser. Galakser sentralt i hoper er ofte meget massive. AST Galakser 11

12 12

13 M82 er en irregulær galakse ingen struktur i synlig lys (t.v.) I infrarød stråling (t.h.) ser vi at galaksen har skyer av gass og støv samt aktivitet som kaster ut gass fra kjernen. 13

14 Store Magellanske Sky LMC en satellitt til Melkeveien Lille Magellanske Sky SMC LMC og SMC er begge på den sydlige halvkulen 14

15 Antall og former Galaksetype I Universet Nær oss Spiral 77% 34% Elliptisk 20% 13% Irregulær 3% 54% Trolig er de fleste galakser irregulære De irregulære galaksene er små og lyssvake Mange små elliptiske galakser disse også trolig underrepresenterte 15

16 Masser - lysstyrker - størrelser Spiral Elliptisk Irregulær Masse* x x10 10 (Sola = 1) Lysstyrke x x (Sola = 1) Størrelse 15x10 3 8x10 5 3x10 3 6x10 5 3x10 3 3x10 4 (Lysår) * Massetallene gjelder andelen av massen som finnes i stjerner og inkluderer ikke mørk materie 16

17 Stjerner gass - dynamikk Spiraler Elliptiske Irregulære Unge og gamle Bare gamle Både gamle stjerner i skive; stjerner og unge stjerner bare gamle i halo Gass og støv i Lite eller ikke Svært mye gass skiva, ikke noe noe gass eller og støv gass/støv i halo støv Stjerner dannes Ikke nevneverdig Livlig dannelse i spiralarmene stjernedannelse av nye stjerner Stjerner i bane Stjerner i vilkårlige Stjerner har helt i skiven, kaotiske baner i tre dimen- irregulære baner baner i halo sjoner 17

18 Opptvinning av spiralene AST Galakser 18

19 Spiralarmenes natur Armene består av de sterkest lysende stjernene, altså O- og B-stjerner, og av HII-områder, gass oppvarmet av slike stjerner Stjerner utenom typer O og B fordeler seg jevnt i hele galakseskiva Konsentrasjonen av stjerner i armene er bare 5% høyere enn mellom armene En teori for dannelsen av spiralarmer: Tetthetsbølger. 19

20 20

21 Hoper og superhoper av galakser Galaksehoper galactic clusters den lokale gruppen regulære galaksehoper: sfærisk i fasong, konsentrerte mot sentrum irregulære galaksehoper: mer vilkårlig spredning av galaksene i hopen Superhoper superclusters vår lokale superhop inkluderer hoper ut til Virgohopen ~ 50 millioner lysår unna Hulrom og vegger voids and walls de største strukturene 21

22 AST Galakser 22

23 AST Galakser 23

24 AST Galakser 24

25 Comahopen en typisk stor galaksehop AST Galakser 25

26 AST Galakser 26

27 1.6 millioner galakser AST Galakser 27

28 Galaksekollisjoner Det er vanlig at galakser kolliderer med hverandre Som ventet, da de er store og nær hverandre i forhold til størrelsen Galaksekollisjoner kan gi starburst i en kolliderende galakse områder hvor det er sterk nydannelse av stjerner Kolliderende galakser kan slå seg sammen, spise hverandre og bli spist 28

29 AST Galakser 29

30 Den kolliderende galaksen trekker med seg hydrogen (21 cm-stråling) ut i rommet 30

31 Beregnet forløp av galaktisk kannibalisme 31

32 Mørk materie i og mellom galakser Mørk materie er vanlig i galakser. Dette fastslås fra rotasjonskurver. Den mørke materien strekker seg utenfor kanten av den synlige galakseskiva. 32

33 33

34 Mørk materie i og mellom galakser Mørk materie er vanlig i galakser. Dette fastslås fra rotasjonskurver. Den mørke materien strekker seg til utafor kanten av galakseskiva. Mørk materie også mellom galaksene. Bevegelsen av galaksene rundt hverandre i en hop er så rask at hopen ikke blir holdt samlet uten ved gravitasjon fra mørk masse. Gravitasjonslinsing gir større masser enn den som måles fra synlig stråling og fra røntgen stråling. 34

35 Galaksehoper som gravitasjonslinser AST Galakser 35

36 Numerisk simulering av massefordelingen AST Galakser 36

37 Bilde av radiostrålingen fra Cygnus A Radiostrålingen kommer fra gassboblene som ligger 160,000 Ly fra hverandre. Tatt med VLA. 37

38 AST Universet 38

39 Hva var radiokildene? Radiogalaksene ble først katalogisert. Det var viktig å identifisere dem med synlige objekter. Vanskelig å finne motsvarende objekter i synlig lys. de tidlige radiomålingene hadde dårlig vinkeloppløsning. Man fant gjerne stjerner med merkelige spektra. 39

40 3C 48 ser fullstendig ut som en stjerne. 3C 273 en stjerne med en lang jetstråle ut til siden. 40

41 AST Universet 41

42 Kvasarene har galakser rundt seg AST Universet 42

43 Styrke av strålingen fra ulike typer aktive galakser 43

44 Strålingen fra kvasarer kan variere raskt Raske variasjoner (uker/dager) betyr at kilden for strålingen er liten. 44

45 Drivkraft for kvasarer Kilden for kvasarers energi: er liten i utstrekning, er langt borte, stråler tilsvarende sterkt 100 til ganger utstrålingen fra Melkeveien. Kandidat for energimekanisme: gravitasjonsenergi frigjort fra masse som faller inn i et stort sort hull. Ingen annen kjent mekanisme, frigjør energi så raskt og effektivt! forklarer rask variasjon i strålingen. 45

46 Modell for alle AGN AGN Active Galactic Nuclei Drivkraften i alle typer aktive galaksekjerner AGN - er et supermassivt sort hull med masse i området milliarder av solmasser. Hullet er omgitt av en skive med gass en oppsamlingsskive og gassen i skiven faller inn i det sorte hullet. 46

47 En oppsamlingsskive rundt et sort hull AST Universet 47

48 AST Universet 48

49 Neste forelesning: Universets historie