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
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
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 < M V < -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 < M V < -17
oraz dodatkowo: galaktyki
niergularne
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
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
r mv r
m GMGal 2
2
r v GMGal
J. R. Brownstein i J. W. Moffat (2006)
Ciemna materia albo modyfikacja praw
r v GM
Galr mv r
m
GM Gal 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 galaktyki
Obserwowany 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 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.