Die Milchstraße - Hamburger Sternwarte
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Einführung in die Astronomie und Astrophysik II Teil 6 Jochen Liske Hamburger Sternwarte [email protected] Astronomische Nachricht der letzten Woche Mondillusion Mondillusion Astronomische Nachricht der Woche Astronomische Nachricht der Woche Astronomische Nachricht der Woche Astronomischer Netzfund der Woche Themen Sternentstehung Sternentwicklung Das Interstellare Medium Die Milchstraße Galaxien Galaxienhaufen Intergalaktische Materie Kosmologie Erschließung der Struktur der MW Die vollständige Beschreibung der (dynamischen) Struktur der Milchstraße ist nur durch eine Durchmusterung im 6D Phasenraum möglich: 3D Ortsraum Koordinaten Entfernung 3D Impulsraum Eigenbewegung (Tangentialgeschwindigkeit) Radialgeschwindigkeit Rotation der Milchstraße Rekonstruktion der differentiellen Rotation aus Geschwindigkeiten relativ zur Sonne: Typische Werte in Sonnenumgebung: vrel 20−40 km/s Geordnete Rotationsbewegung Rotation der Milchstraße l’ = r = -d cos(l) Oortsche Konstanten: Rotation der Milchstraße vKepler r-1/2 Rotationskurven von Galaxien Ähnliche Ergebnisse auch für andere Galaxien: Massenverteilung der Galaxis Gesamtmasse innerhalb von r < rʘ: M(r < rʘ) 5 x 1010 Mʘ Masse aller Sterne: M*(r < rʘ) (2 − 3) x 1010 Mʘ Aus flacher Rotationskurve: M(r < 20 kpc) > 1011 Mʘ Weit größer als stellare Komponente Dunkle Materie Abschätzung der Gesamtmasse der Galaxie (z.B mit Schnellläufern wie Barnards Pfeilstern, vpekuliar > 100 km/s): MGalaxis (0.8 – 4) x 1012 Mʘ Struktur der Milchstraße Struktur der Milchstraße Scheibe Durchmesser D 30 kpc Typische Dicke d: 60 pc – einige 100 pc, abhängig von der betrachteten Komponente: alte und junge Sterne, Gas mehrere Scheiben? z 10 – 25 km/s dynamisch „kalt“ Hohe Extinktion durch Staub Beobachtung im IR und RadioBereich: Struktur der Milchstraße Scheibe Spiralarme: Verdichtungen von jungen Sternen, HII-Regionen und Molekülwolken in Sprialstrukuren um galaktisches Zentrum Spiralarme, Namen mit Sternbildern assoziiert Genaue Bestimmung sehr schwierig, z.B. HI, HII Gebiete momentaner Sternentstehung Junge, massereiche Sterne in Spiralarmen In Zwischenarm-Bereichen meist etwas ältere Sterne Struktur der Milchstraße 2MASS Bulge = zentrale Verdickung Zentrale Ausbeulung der galaktischen Scheibe Elliptischer Querschnitt 1−2 kpc Masse 2 x 1010 Mʘ Nicht dominiert von Dunkler Materie Weitgehend unabhängig von Scheibendynamik Ellipsoid auch in Scheibenebene gestreckt zentraler Balken? Struktur der Milchstraße Galaktisches Zentrum Nicht sichtbar im Optischen, ~25 mag Extinktion Beobachtungen zeigen sehr komplexe Radioquellen Zentrum = Sgr A Struktur der Milchstraße Galaktisches Zentrum Nicht sichtbar im Optischen, ~25 mag Extinktion Beobachtungen zeigen sehr komplexe Radioquellen Zentrum = Sgr A Aber: Sgr A = 3 Quellen Chandra Struktur der Milchstraße Galaktisches Zentrum Nicht sichtbar im Optischen, ~25 mag Extinktion Beobachtungen zeigen sehr komplexe Radioquellen Zentrum = Sgr A Aber: Sgr A = 3 Quellen Sgr A West = Spiralstruktur aus Gas und Staub Eigentliches Zentrum: kompakte Quelle Sgr A* VLA Das Galaktische Zentrum Das Galaktische Zentrum Das zentrale Schwarze Loch IR-Langzeitbeobachtungen (> 20 Jahre) Orbits von ~50 Sternen Gillessen et al. (2009) Das zentrale Schwarze Loch Massenverteilung um Sgr A* Masse konvergiert bei r < 1 pc Massives zentrales Objekt MPE Das zentrale Schwarze Loch Stern S2: P = 15.6 yr DPerizentrum = 17 lh = 120 AU MPE Das zentrale Schwarze Loch Aus Sternbewegungen: MZentralobjekt 4 x 106 Mʘ In Volumen mit D < 120 AU Supermassives Schwarzes Loch im Zentrum der Galaxis RS = 2 GM/c2 = 0.08 AU Rʘ 8 kpc MPE Das zentrale Schwarze Loch G2: “Blob”, der Annäherung an Sgr A* überlebt hat Gaswolke? Binärstern in staubiger Hülle? MPE Das zentrale Schwarze Loch Kurzfristiges Aufleuchten hot spots auf der Akkretionsscheibe Materie auf dem Weg in das Schwarze Loch Eckart et al. (2006) Event Horizon Telescope Very Long Baseline Interferometry (VLBI) bei 0.87 – 1.3 mm Erwartete Auflösung: 15 as Direkte Abbildung des Ereignishorizonts des zentralen Schwarzen Lochs „No hair“ Theorem Physics of BH accretion Jets Integration von ALMA, Bau des GLT Physics World D. Psaltis and A. Broderick
