Galaxien - LSW Heidelberg
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Galaxien – die HubbleKlassifikation Max Camenzind Senioren-Universität Würzburg 15-12-09 Zusammenfassung: • Bulge • Nukleus • Scheibe • Halo (Sterne, Kugelstern -haufen & Dunkle Materie) Masse ~ 1012 MS Komponenten der Galaxis Halo aus Dunkler Materie 150 Kugelsternhaufen 0 8 ~ c p k M(<r) = V²Rot r / G Übersicht: Galaxien 2. Teil • Zusammenfassung: Milchstraße • Das Schwarze Loch im Galaktischen Zentrum: Sag A*, Sternbewegungen, 15 Jahre genaue Messungen • Andromeda – unsere Schwester-Galaxie • Wir sind Teil des Virgohaufens • Hubble Klassifikation der Galaxien • Galaxienzentren beherbergen Schwarze Löcher • Galaxien mit aktiven Kernen: Quasare … Was Was ist ist ein ein “Nebel”? “Nebel”? • Ein Nebel ist eine Wolke • Besteht aus Gas und Staub – Mit Sternen im Innern (Orion-Nebel) • Die meisten befinden sich in der Galaxis • Verschiedene Typen von Nebeln (Molekülwolken, Supernova-Überreste, planetarische Nebel) Orion image at http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2006/01/image/a/results/50/ ESO Paranal VISTA Teleskop Am Paranal-Observatorium der ESO hat 2009 ein neues Teleskop namens VISTA die Arbeit aufgenommen. Jetzt wurden die ersten mit VISTA erstellten Bilder veröffentlicht. VISTA ist ein Durchmusterungsteleskop, das im Infrarotwellenbereich arbeitet, und das größte auf Durchmusterungen spezialisierte Teleskop der Welt. Sein großer Spiegel (4,1 m), sein großes Blickfeld und seine empfindlichen Detektoren sollen gänzlich neue Blicke auf den Südhimmel erlauben. Spektakuläre Bilder des Flammennebels, der Zentralregion der Milchstraße und des FornaxGalaxienhaufens zeigen, dass das Teleskop exzellent funktioniert. ESO/VISTA 2009 in Betrieb ESO Paranal VISTA Teleskop 2 VISTA ist der jüngste Neuzugang am ParanalObservatorium der ESA in der nordchilenischen Atacama-Wüste. Das Teleskop ist auf einem Berggipfel in direkter Nachbarschaft des Very Large Telescope (VLT) der ESO stationiert und profitiert von den gleichen exzellenten Beobachtungs-bedingungen wie das VLT. Der Hauptspiegel von VISTA hat einen Durchmesser von 4,1 Metern, und ist der am stärksten gekrümmte jemals hergestellte Spiegel dieser Größe und Qualität. Herstellung und Polierverfahren stellten höchste technische Ansprüche – dafür weicht der Spiegel nun lediglich um weniger als einige Tausendstel der Dicke eines menschlichen Haares von seiner Idealform ab. ESO/VISTA 2009 Aktuell … Messier 42 Der Flammen-Nebel IR Offene Offene Sternhaufen Sternhaufen • Einige 100 bis zu Tausenden von Sternen. • Junge Sterne! Nur einige Mio. Jahre alt. • Sind meistens noch umgeben vom Nebel, aus dem sie sich gebildet haben. • Befinden sich in den Spiralarmen. • Beispiel: Plejaden Image at http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/star%20cluster/open/2004/20/image/a/results/50/ Weitere offene Sternhaufen Image from http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/star%20cluster/open/2006/17/image/a/results/50/ Kugelsternhaufen Kugelsternhaufen • Typischerweise 100.000 – 1 Mio. Sterne, auf einer Skala von 10 – 50 Lichtjahren. • alt! 6 to 13 Mia. Jahre. • Viele Sterne sind Rote Riesen. • Typischerweise sehr dicht gepacktes Zentrum (sog. Core). • Sind Objekte des Halos und umgeben die Scheibe. Image at http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/star%20cluster/globular/1999/26/image/a/results/50/ Überreste von Explosionen Supernova Überrest (klein, wenig Gas) Krebsnebel Neutronenstern Radiopulsar Image at http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/nebula/supernova-remnant/2005/37/results/50/ Chandra SNR 1006 Thermischer Neutronenstern Tychos Supernova von 1572 430 Jahre später (Calar Alto) Cas A / Chandra Thermischer Neutronenstern Das Galaktische Zentrum Optisch hinter Staub verdeckt – Dunkelwolken Das Galaktische Zentrum IR Bild aus 2MASS (2 Micron All Sky Survey) Das Galaktische Zentrum G a la k tis c hes Z entrum I nfra R o t S ternha ufen Bewegung der Sterne über 15 Jahre Stern SO-2 P = 15,56 a Masse = 4,3 Mio MS (Gillessen 2009) Stern SO-16 stark ellipt. bis auf 90 AE ans SL 1“ = 0,12 Lichtjahr Sternbahnen im Galaktischen Zentrum Elliptische Orbits um das Schwarze Loch, in Projektion gesehen (Kepler Problem) BahnElemente von S2 NTT/VLT Keck M = 4,3 Mio. MS R0 = 8,3 kpc Gillessen et al. 2009 Kepler Orbit und Masse des SL Keplers Gesetze beschreiben Punktteilchen, die einander umkreisen - Im Gegensatz zu ausgedehnten Massenverteilungen M = 4 π2 a3 /G τ2 Kepler Orbit und Masse des SL Der “Galaxien-Zoo” und die Hubble-Klassifikation Daniel Thomas - Mapping the sky Andromeda Messier 31 Andromeda Messier 31 Im Infraroten Andromeda und ihre Begleiter Chapter Twenty-Six Sternströme aufgelöste Begleiter Sternströme aufgelöste Begleiter Lokale Gruppe: ~ 30 Galaxien 2 dominante Spiralen + viele Zwerg-Galaxien NGC 7771 Galaxien-Gruppe Distanz: 200 Mio. Ljahre NGC 253 in Skulptor Gruppe Distanz: 10 Mio. Ljahre NGC 7331 ähnlich zur Milchstraße nicht im Messier Katalog Virgo Haufen Abstand: 16 Mpc Wir sind Teil des Virgo-Haufens Messier 87 Abstand: 16 Mpc M86 M84 NGC4388 Virgo Haufen Fornax Haufen Abstand: 18,5 Mpc 5 Grad am Himmel Fornax A Abstand: 18 Mpc HST Aufnahme Galaxien Gallerie / Zolt Frei (Princeton) Die Hubble-Sequenz • 1923 entdeckt Hubble (1889-1953), dass der „Spiralnebel“ Andromeda nicht zu unserer Galaxis gehört und eine eigene Galaxie bildet (durch Vermessen von Cepheiden). • Um die neu entdeckten Objekte klassifizieren zu können entwickelt Hubble 1926 die bis heute bekannte „Hubble-Sequenz“ . Hubble Klassifikation 1929 Die Hubble Sequenz • Prinzipiell 3 große Kategorien: – Elliptische Galaxien rotationssymmetrischer Gestalt E0 – E7 • E0 – kreis rund; E7 – stark elliptisch – Spiralgalaxien mit symmetrischen Spiralarmen • werden weiter unterschieden in: Sa, Sb, Sc, Sm mit zentraler Verdichtung; SBa, SBb, SBc, SBm mit Balken („barred“) – Irreguläre Galaxien Irr ohne Symmetrien Spiral-Galaxien (S) • Spiralarme sind aktive Sternbildungsgebiete (deshalb blau); • Sterne in spiralarmen sind meistens Metallreich (sog. Population I Sterne); • Typ S wird nochmals unterteilt je nach Öffnung der Spiralarme und der Größe des Bulges: Sa, Sb, Sc – Sa: breite Arme, relativ grossen Bulge – Sc: enge Arme, relativ kleiner Bulge – Sb: intermediär Messier 101 Scd „Grand Design“ Sc Spirale 2 Spiralarme HST Aufnahme Seitensicht Scheibengalaxie -Arme nicht sichtbar nur in Staubabsorption Balken-Spiralen (SB) • Ein Balkenartiges Gebilde, das durch den Nukleus läuft. • Spiralarme beginnen am Ende des Balkens und erstrecken sich nich bis in den Kernbereich. • Unterklassen: SBa, SBb, SBc (wie bei S Galaxien) NGC 1300 SBbc HST Aufnahme Elliptische Galaxien (E) • Elliptische Form, keine Spiralarme; • Enthalten wenig Gas und Staub; • Bestehen aus alten, roten und metallarmer Population II Sternen. • Unterklassen: E1, E2…E7 (basiert auf Abplattung) – E1: rund – E7: flach Spektrum einer E Galaxie dominiert durch späte Typen kein UV keine A, B, O Sterne TiO Banden M Zwerge NGC 5866 S0 / Spindelgalaxie Sombrero M101 / S0 - Sa HST Aufnahme Staub Sterne Irreguläre Galaxien (Ir) • Irreguläre Galaxien haben unklare, asymmetrische Formen. • Sie enthalten sehr viel Gas und Staub. Sie erscheinen oft als Begleiter von andern Galaxien. Irreguläre Galaxien Antennen Galaxien kollidierende Galaxien HST Aufnahme Multiwavelength Beobachtungen HST Aufnahme Wagenrad-Galaxie NGC 55 irreguläre Galaxie Distanz: 6 Mio. Ljahre Sehr viele Zwerg-Galaxien • Geringe Leuchtkraft: 106 – 109 L • Geringe Masse: 107 – 1010 M • Geringe Ausdehnung, ~ einige kpc • Geringe Flächenhelligkeit schwierig zu beobachten! • Sind in der Anzahl jedoch vollständig dominant! ZwergGalaxien treten als Begleiter auf M31: Sb M32 (cE): kompakte Ellipse NGC205 (dE) HUDF - IR Galaxien im frühen Kosmos HST Aufnahme 100 Milliarden Schwarze Löcher in Galaxienzentren • Jede Galaxie beherbergt ein Schwarzes Loch in ihrem Zentrum ~ 0,2% der Bulge-Masse. • Unsere Milchstraße: speziell 4,3 Mio Sonnenmassen • Andromeda: 140 Mio. Sonnenmassen • Messier 32: 2,5 Mio. Sonnenmassen • Messier 87: 3-6 Mia. Sonnenmassen • Quasare: weit entfernte aktive Galaxien 100 Mio. – 10 Mia. Sonnenmassen S o m brero und da s S L 1 M ia . S o nnenm a s s en In ~ 50 benachbarten Galaxien Massen der SL vermessen, jedoch nicht den Spin a M86 (E) 2 Mia Sonnen M84 (E) 300 Mio Sonnen Virgo-Haufen (CFHT) In jeder dieser Galaxien ein SL! Galaxien mit aktiven Kernen • • • • Seyfert Galaxien (S) Quasare (E) Radiogalaxien (E) Blazare (E) Der AGN ZOO Seyferts Blazare QSOs Radiogalaxien Quasare Wir halten fest: • Zentrum der Milchstraße beherbergt ein Schwarzes Loch mit 4 Mio. Sonnenmassen. • Struktur der Milchstraße ist heute sehr gut bekannt: 200 Mia. Sterne, Gas und Staub • Milchstraße ist normale Scheibengalaxie, eingebettet in Halo Dunkler Materie. • Galaxien können morphologisch eindeutig klassifiziert werden Hubble Klassifikation • Jede Galaxie enthält ein supermassereiches Schwarzes Loch im Zentrum.
