AST1010 En kosmisk reise Forelesning 18: Galakser og galaksehoper Innhold Klasser: ellip@ske, spiraler og irregulære Egenskaper antall, oppbygging. Spiralarmene hvordan de dannes. Galaksehoper og superhoper. Vegger og hulrom. Galaksekollisjoner. Mørk materie i galakser og galaksehoper. Ak@ve galaksekjerner 2 1
AST1010 - Galakser 3 Hubbles klassifikasjon av galakser Spiralgalakser vanlige spiraler og stangspiraler Ellip@ske galakser Irregulære galakser Hubbles stemmegaffeldiagram 4 2
Stemmegaffeldiagrammet 5 Spiralgalakser: Sa, Sb og Sc 6 3
7 Stangspiraler typer SBa, SBb og SBc AST1010 - Galakser 8 4
9 M 87 er en kjempestor ellip@sk galakse. Den ligger i sentrum av Virgohopen, en sverm eller hop av galakser. Galakser sentralt i hoper er o[e meget massive. AST1010 - Galakser 10 5
11 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 ak@vitet som kaster ut gass fra kjernen. 12 6
13 Antall og former Galaksetype I Universet Nær oss Spiral 77% 34% Ellip@sk 20% 13% Irregulær 3% 54% Trolig er de fleste galakser irregulære De irregulære galaksene er små og lyssvake Mange små ellip@ske galakser disse også trolig underrepresenterte 14 7
Masser - lysstyrker - størrelser Spiral Ellip@sk Irregulær Masse* 10 9 4x10 11 10 5 10 13 10 8 3x10 10 (Sola = 1) Lysstyrke 10 8 2x10 10 3x10 5 10 11 10 7 10 9 (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 15 Stjerner gass - dynamikk Spiraler Ellip@ske 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, kao@ske baner i tre dimen- irregulære baner baner i halo sjoner 16 8
Opptvinning av spiralene AST1010 - Galakser 17 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: Tekhetsbølger. 18 9
19 Hoper og superhoper av galakser Galaksehoper galac@c 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 @l Virgohopen ~ 50 millioner lysår unna Hulrom og vegger voids and walls de største strukturene 20 10
AST1010 - Galakser 21 AST1010 - Galakser 22 11
AST1010 - Galakser 23 Comahopen en typisk stor galaksehop AST1010 - Galakser 24 12
AST1010 - Galakser 25 1.6 millioner galakser AST1010 - Galakser 26 13
Galaksekollisjoner Det er vanlig at galakser kolliderer med hverandre Som ventet, da de er store og nær hverandre i forhold @l 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 27 AST1010 - Galakser 28 14
Den kolliderende galaksen trekker med seg hydrogen (21 cm- stråling) ut i rommet 29 Beregnet forløp av galak@sk kannibalisme 30 15
Mørk materie i og mellom galakser Mørk materie er vanlig i galakser. Deke fastslås fra rotasjonskurver. Den mørke materien strekker seg utenfor kanten av den synlige galakseskiva. 31 32 16
Mørk materie i og mellom galakser Mørk materie er vanlig i galakser. Deke fastslås fra rotasjonskurver. Den mørke materien strekker seg @l 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. 33 Galaksehoper som gravitasjonslinser AST1010 - Galakser 34 17
Numerisk simulering av masse- fordelingen AST1010 - Galakser 35 Bilde av radiostrålingen fra Cygnus A Radiostrålingen kommer fra gassboblene som ligger 160,000 Ly fra hverandre. TaC med VLA. 36 18
AST1010 - Universet 37 Hva var radiokildene? Radiogalaksene ble først katalogisert. Det var vik@g å iden@fisere dem med synlige objekter. Vanskelig å finne motsvarende objekter i synlig lys. de @dlige radiomålingene hadde dårlig vinkeloppløsning. Man fant gjerne stjerner med merkelige spektra. 38 19
39 AST1010 - Universet 40 20
Kvasarene har galakser rundt seg AST1010 - Universet 41 Styrke av strålingen fra ulike typer ak@ve galakser 42 21
Strålingen fra kvasarer kan variere raskt Raske variasjoner (uker/dager) betyr at kilden for strålingen er liten. 43 Drivkra[ for kvasarer Kilden for kvasarers energi: er liten i utstrekning, er langt borte, stråler @lsvarende sterkt 100 @l 10000 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 effek@vt! forklarer rask variasjon i strålingen. 44 22
Modell for alle AGN AGN Ac@ve Galac@c Nuclei Drivkra[en i alle typer ak@ve galaksekjerner AGN - er et supermassivt sort hull med masse i området milliarder av solmasser. Hullet er omgik av en skive med gass en oppsamlingsskive og gassen i skiven faller inn i det sorte hullet. 45 En oppsamlingsskive rundt et sort hull AST1010 - Universet 46 23
AST1010 - Universet 47 Neste forelesning: Universets historie 24