AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 12: Melkeveien

Like dokumenter
AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 17: Melkeveien

Innhold. AST1010 En kosmisk reise. Melkeveien sed fra jorda 10/19/15. Forelesning 17: Melkeveien

10/23/14. AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 17: Melkeveien. Innhold. Melkeveiens struktur Det sorte hullet i sentrum av Melkeveien Mørk materie

Melkeveien sett fra jorda

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 17: Sorte hull og galakser

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 18: Galakser og galaksehoper

AST1010 En kosmisk reise. Andromeda. Avstand: 2.55 millioner lysår. Hubbles klassifikasjon av galakser 3/20/2017

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise. Innhold 10/19/15. Forelesning 18: Galakser og galaksehoper

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 21: Oppsummering

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 18: Eksoplaneter og jakten på liv

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 16: Hvite dverger, supernovaer og nøytronstjerner

AST1010 En kosmisk reise Forelesning 15: Hvite dverger og supernovaer

Galakser, stjernehoper og avstander i universet

Supernovaer. Øyvind Grøn. Trondheim Astronomiske Forening 16. april 2015

Eksamen AST november 2007 Oppgaver med fasit

Svarte hull kaster lys over galaksedannelse

Melkeveien - vår egen galakse

Romfart - verdensrommet januar 2007 Kjartan Olafsson

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 15: Hvite dverger og supernovaer

UNIVERSITETET I OSLO

AST1010 våren 2010 Oppgaver med fasit

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 19: Kosmologi

EksameniASTlolo 13 mai2

Supermassive sorte hull og galakser..margrethe Wold. Institutt for teoretisk astrofysikk, Universitetet i Oslo

FASIT UNIVERSITETET I OSLO. Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

AST1010 En kosmisk reise

Oppgaver med fasit for AST1010 våren 2004

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 15: Hvite dverger, nøytronstjerner og sorte hull

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 12: Dannelsen av solsystemet

AST1010 En kosmisk reise

LHC girer opp er det noe mørk materie i sikte?

UNIVERSITETET I OSLO

Fasit for AST1010 høsten 2004.

AST1010 den kosmiske reisen: Onsdag 19 november 2008

Leksjon 15: Galakser, stjernehoper og avstander i universet

UNIVERSITETET I OSLO

Eksamen i AST2110 Universet Eksamensdag: Fredag 9. juni 2006 Tid for eksamen: Løsningsforslag. Oppgave 1

AST1010 Forlesning 14

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 20: Kosmologi, del 2

AST1010 Forlesning 14. Stjernenes liv fra fødsel til død

Stjernens livssyklus mandag 2. februar

FASIT Svarene trenger ikke være like utdypende som her. Side 1 UNIVERSITETET I OSLO

AST1010 den kosmiske reisen: Torsdag 23 april 2009

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 16: Eksoplaneter og jakten på liv

AST1010 Forlesning 14. Innhold 06/03/16. Skyer av gass og støv. Stjernenes liv fra fødsel <l død

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 19: Kosmologi, del I

AST1010 En kosmisk reise. I dag 2/16/2017. Forelesning 11: Dannelsen av solsystemet. Planetene i grove trekk Kollapsteorien Litt om eksoplaneter

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 7: De indre planetene og månen del 1: Merkur og Venus

Løsning, eksamen FY2450 Astrofysikk Onsdag 20. mai 2009

AST1010 En kosmisk reise. Innhold. Stjernedød i to varianter 10/13/15. Forelesning 15: Hvite dverger, nøytronstjerner og sorte hull

AST1010 En kosmisk reise. Innhold 28/02/16. Forelesning 12: Dannelsen av solsystemet

UNIVERSITETET I OSLO

Observasjon av universet ved ulike bølgelengder fra radiobølger til gammastråling. Terje Bjerkgård og Erlend Rønnekleiv

Oppgaver, Fasit og Sensurveiledning

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk naturvitenskapelige fakultet

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 7: Dannelsen av solsystemet

Eksamen i AST1010 den kosmiske reisen, 4 mai Oppgavesett med fasit.

UNIVERSITETET I OSLO

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 12: Dannelsen av solsystemet

AST1010 En kosmisk reise. Innhold 10/13/15. Forelesning 16: Eksoplaneter og jakten på liv

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 19: Eksoplaneter og jakten på liv og sånt

AST1010 En kosmisk reise. Astronomiske avstander v=vsl-jncjak0. Forelesning 20: Kosmologi, del I

AST1010 En kosmisk reise. Innhold 9/27/15. Forelesning 12: Dannelsen av solsystemet

Oppgaver med fasit høstsemesteret 2006.

Hvorfor mørk materie er bare tull

Eksamen AST1010 oppgaver med fasit

AST1010 den kosmiske reisen 15 november Hva forstår vi med jordaksens presesjon og hva forårsaker presesjonen?

Eksamen AST1010 oppgaver med fasit

Planetene. Neptun Uranus Saturn Jupiter Mars Jorda Venus Merkur

Eksamen i fag FY2450 Astrofysikk Fredag 21. mai 2010 Tid:

Stjerner & Galakser. Gruppe 2. Innhold: Hva er en stjerne og hvilke egenskaper har en stjerne?

ESERO AKTIVITET Grunnskole

AST1010 En kosmisk reise. Hva denne forelesningen er. Hva denne forelesningen IKKE er Forelesning 22: Repetisjon

Konstanter og formelsamling finner du bakerst Merk: Figurene til oppgavene er ofte på en annen side en selve oppgaven

De vikcgste punktene i dag:

AST1010 En kosmisk reise. I dag. Astronomiske avstander 2/24/2017

AST1010 En kosmisk reise

Eksamensoppgaver AST1010 våren 2008 med forslag til fasitsvar.

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 5: Fysikken i astrofysikk, del 2

Løsning, eksamen FY2450 Astrofysikk Lørdag 21. mai 2011

AST1010 En kosmisk reise

Det matetmatisk-naturvitenskapelige fakultet Midtveis -eksamen i AST1100, 10 oktober 2007, Oppgavesettet er på 6 sider

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 5: Fysikken i astrofysikk, del 2

Vi er stjernestøv. Om galakser og stjernetåker

Terje Bjerkgård Trondheim Astronomiske Forening

Eksamen i fag FY2450 Astrofysikk Onsdag 20. mai 2009 Tid:

CERN og The Large Hadron Collider. Tidsmaskinen

Løsning, eksamen FY2450 Astrofysikk Fredag 21. mai 2010

Transkript:

AST1010 En kosmisk reise Forelesning 12: Melkeveien

Innhold Melkeveiens struktur Det sorte hullet i sentrum av Melkeveien Mørk materie 2

Melkeveien sett fra jorda

Herschels kart over Melkeveien Merk at for Herschel er vi i sentrum. Dette fant Herschel ved å plotte stjerners posisjon i mange retninger mot lysstyrken, som han tok som en indikator på avstand. 4

Melkeveiens deler: Galactic nucleus galaksens kjerne. Central bulge sentralutbulningen. Disk galakseskiven Globular clusters kulehoper, finnes i haloen. Spiral arms spiralarmer har navn etter stjernebilder. Halo stort kuleformet område som mer enn omslutter hele galaksen. 5

Melkeveiens dimensjoner Galakseskivens diameter er ca. 100 000 lysår og den er 2000 lysår tykk. Sentralutbulningens diameter er 20,000 lysår og består av både populasjon I- og II- stjerner. Spiralarmene ligger i skiven og består vesentlig av populasjon I-stjerner (dvs. unge stjerner.) Kulehopene (ca. 160) finnes i galaksens halo og består av populasjon II-stjerner (gamle). Haloen har stjerner utenom kulehopene 99% av halostjernene er frittsvevende. Melkeveien har totalt 200-400 milliarder stjerner. 6

Hvor i Melkeveien er vi? Harlow Shapley benyttet RR Lyrae-variable som standard lyskilder til å måle avstanden til 69 kjente kulehoper Fant at senteret for kulehopenes fordeling ikke lå nær jorda, men 65,000 lysår unna (korrekt verdi 27,000 lysår). Identifiserte dette stedet med sentrum for galaksen 7

RR Lyare-variable

Banebevegelser i galaksen Banene til halostjerner og kulehoper ligger i alle mulige baneplan. Stjerner, skyer og hoper i skiven går i baner som vipper under og over skivens midtplan. 9

Utviklingshistorie haloen Galaksen er dannet fra en roterende sky av gass som senere falt sammen til en skive i sitt eget tyngdefelt. Kulehopene og de frie halostjernene ble dannet før skiva derfor er dette gamle stjerner med lavt metallinnhold (populasjon II). Kulehoper og halostjerner fikk baner med baneplan i alle mulige vinkler og har i tidens løp forstyrret hverandre slik at banene nå er i høy grad vilkårlige. 10

Utviklingshistorie galakseskiva Melkeveiens skive inneholder gass og støv nye stjerner dannes stadig. Materialet for stjernedannelse er anriket: grunnstoffer tyngre enn helium er spredt fra supernovaer og båret med stjernevind fra kjempestjerner med karbon. Spiralarmer lages vi kommer tilbake til dette. Stjerner dannes i løse assosiasjoner og i åpne hoper som varer høyst noen hundre millioner år. Populasjon II-stjerner krysser galakseskiven og beveger seg raskt relativt til populasjon I-stjernene, som følger hverandre i omløpet rundt Melkeveiens sentrum. 11

Man har funnet halostjerner med ekstremt lavt metallinnhold AST1010 - Melkeveien 12

Mye gass og støv i Melkeveiens sentralplan/skive Skyer av støv og gass skygger for stjerner 13

Kartlegging av galaksen: 21 cm radiostråling fra nøytralt hydrogen AST1010 - Melkeveien 14

Skyer i armene skilles ved Doppler-effekten, da de har forskjellig hastighet AST1010 - Melkeveien 15

AST1010 - Melkeveien 16

ß M83 i synlig lys. Spiralarmene markeres klart av O- og B-stjerner og HII-områder. M83 i 21 cm-stråling. Spiralarmene er mer utydelige og diffuse enn i bildet over. à 17

AST1010 - Melkeveien 18

Sentralområdet i galaksen AST1010 - Melkeveien 19

Sentralområdet i større detalj 20

AST1010 - Melkeveien 21

Sort hull i sentrum av Melkeveien Massen til sentralobjektet er ca. 4.3 millioner solmasser. Kan ikke være større enn ca. 0.3 AU (44 milloner kilometer). Den eneste type objekt som er kompakt nok, er et sort hull!

Hvordan ble det sorte hullet dannet? Alle galakser ser ut til å ha supermassive sorte hull i sentrum. Det forskes fremdeles på hvordan de ble dannet. En naturlig tanke er at utgangspunktet var et sort hull på 10-100 solmasser som har vokst seg større ved å spise masse. Utfordring: Kvasarer viser at sorte hull med masser rundt 1 milliard solmasser fantes allerede da universet var ca. 1 milliard år gammelt.

Galaktisk rotasjon Melkeveien roterer. Solas omløpstid rundt Melkeveiens sentrum er 225 x 10 6 år som gir ~10 11 M sol innenfor en avstand av 26,000 lysår fra sentrum. Fra Keplers 3. lov har man a 3 /P 2 = M(a) hvor M(a) er massen innenfor avstand a fra senteret, målt i antall solmasser. Fordelingen av synlig masse med avstand fra galaksens sentrum, M(a), kan finnes fra stjernetellinger og masselysstyrke-relasjonen. 24

Rød kurve: Forventning basert på synlig masse. Blå kurve: Faktisk observert rotasjonskurve. 25

Foreløpig konklusjon på masseproblemet Vår galakse inneholder store mengder masse som ikke lyser mørk materie. 80% av massen som gir tyngdekrefter er slik mørk materie. Bare 20% av massen finnes i form av stjerner og gass. Den mørke massen strekker seg lenger ut fra Melkeveiens sentrum enn den synlige massen. Galaksens totale masse er 10 12 M sol mens antallet stjerner regnes til 2-4 x 10 11. 26

To typer kandidater for mørk masse Baryonisk masse: sorte hull, brune dvergstjerner, Jupiter-lignende frittsvevende planeter. Slike hypoteser kan sjekkes ved mikrolinsing. Ikke-baryonisk masse: nøytrinoer, WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles), axioner, 27

Hva er ikke-baryonisk masse - en ordforklaring Vanlig materie bygges opp av protoner og nøytroner. Disse er igjen baryoner bygget opp av tre kvarker. Ikke-baryonisk materie må være bygget opp av partikler vi ennå ikke har påvist eksperimentelt. 28

MACHO 1 -mikrolinsing Man behøver et rikt stjernefelt, for eksempel den Store Magellanske Sky som her. 1 MACHO Massive Compact Halo Object 29

Mikrolinsing gir en sterk økning av lysstyrken når linsen når det beste fokus. Merk at det er et kortvarig fenomen, og sjeldent. Vanskelig å observere. Der er neppe mange nok brune dverger eller andre små himmellegemer til å svare for massen. 30

Ingen av de kjente partiklene kan bygge opp all den mørke materien

Axioner?

LUX: Ser etter mørk materie som treffer jorda

Neste forelesning: Solen