Document

Ons Melkwegstelsel
Galactische coordinaten
Afstandsbepalingen (sterren)
• Parallax (verschilzicht)
• Spectra (HRD)
afstandsmodulus
(M – m)0 = 5 log (d/10 pc)
• Cepheiden
(heldere variabele sterren)
• Supernova Type Ia
Lichtkrachtfunctie zonsomgeving
Hipparcos
Lichtkrachtfunctie
(paars Hipparcos)
Figuur 2.3
Massa-lichtkracht relatie
Massafunctie
Lichtkracht- en massafunctie
Lichtkrachtfunctie:
# sterren met M V  0.5  x  M V  0.5
(M V ) 
waarneemba ar volume
Present-day luminosity function:
 ( M V )   ( M V ) voor  MS ( M V )   gal
 (M V ) 
 gal
 MS ( M V )
voor  MS ( M V )   gal
Initial mass function (Salpeter):
 ( M )   0 M  2.35 voor M  0.5M zon
 ( M )M : aantal gevormde sterren met massa
tussen M en M  M
Initial mass function
Zware en lichte sterren
Stergroepen
Groep
Aantal
sterren
Diameter
(pc)
Totaal in
Melkweg
Associatie
100
100
70 (100)
Open
sterrenhoop
1000
5
1000 (104)
Bolvormige
sterrenhoop
106
50
130 (103)
Melkweg
1011
20000
-
Bolhoop M3
Open sterrenhoop
Pleiaden (M45)
Open en bolvormige sterrenhopen
h & χ Persei
(~10 miljoen jaar)
M67 (~5 miljard jaar)
M80
(~12 miljard jaar)
Dwarsdoorsnede Melkweg
Verschillende componenten Melkweg
• Thin disk
- 95% sterren in schijf Melkweg
- alle OB (zware) sterren
- gas en stof
• Bulge/nucleus
- verdikking in het centrum
• Thick disk
- 5% sterren (oudere populatie)
• Halo
- miljard sterren
- bolclusters
- donkere materie?
Figuur 2.7
z
Schaalhoogte
Ds ( z )  Ds (0) exp(  z /  s )
Object
 (pc)
Populatie
OB sterren
50
Thin disk (pop I)
Moleculair gas
100
Thin disk
G V sterren
340
Thin/thick disk (pop I)
G III sterren
400
Thin/thick disk (pop I)
RR Lyrae (P>0.5d)
3000
Halo
Bolclusters
4000
Halo
Melkweg 21cm radiokaart
Gas in de Melkweg
Hoe neem je dit gas waar?
In zonsomgeving: een ster per 1000 pc3
een atoom per cm3
• Absorptie van sterlicht
• Emissie van straling
- geioniseerd gas (H II gebieden)
recombinatielijnen H (H) en He
- verboden lijnen
bijv. [O III] 5007 A
- fijnstructuur overgangen
O I lijnen 63 en 145 m
- hyperfijnstructuur overgangen
H I 21 cm lijn
- moleculaire lijnen
CO (1.3 en 2.6 mm), HCN, CS (H2 geen dipoolmoment)
- continuum straling (bijv. synchrotron straling)
Afstandsmodulus open
sterrenhopen (Trumpler 1930)
Interstellaire extinctie (stof)
Melkweg (2 micron)
Verroding sterlicht
Melkweg op verschillende golflengten
Van radio- tot gammastraling (I)
• Radio continuum (=75 cm):
straling relativistische electronen (geproduceerd door supernovae)
in galactisch magneetveld (paar G)
• 21-cm lijnstraling:
straling H atomen in interstellaire gaswolken
• Radio continuum (=12 cm):
straling heet (~10.000 K) geioniseerd H gas in H II gebieden
rond zware (OB) sterren
• 2.6-mm lijnstraling:
straling van CO moleculen in interstellaire moleculaire wolken
• Ver-infrarood (12 m blauw, 60 m groen, 100 m rood):
straling van door sterlicht verwarmde stofdeeltjes (30 – 300 K)
Van radio- tot gammastraling (II)
• Mid-infrarood ( = 6.8 – 10.8 m):
straling van complexe moleculen (aromatische koolwaterstoffen)
• Nabij-infrarood (1.2 m blauw, 2.2 m groen, 3.5 m rood ):
straling van oude sterpopulatie (K-reuzen) relatief ongehinderd door
interstellaire extinctie
• Optisch ( = 0.4 – 0.6 m):
licht van sterren en gasnevels, sterk beinvloed door extinctie
• Rontgen (X-rays) (E = 0.25 keV rood, 0.75 keV groen,
1.5 keV blauw):
straling van heet, geschokt plasma geproduceerd in supernovae
(interstellaire extinctie bij laagste energien)
• Gamma straling (E > 300 MeV):
straling aangeslagen atoomkernen na botsingen met kosmische
straling (atoomkernen met relativistische snelheden)
European Galactic Plane Surveys
Galactische differentiele rotatie
Sterren dichterbij het centrum
van de Melkweg voltooien hun baan
in kortere tijd dan sterren verder
weg:
l = 0 sterren halen Zon in
l = 90 gelijke afstand tot centrum,
houden dezelfde afstand tot
de Zon en bewegen “opzij”
l = 180 sterren blijven achter ten
opzichte van de Zon
 eigenbeweging
  cos 2l
R0  8.5 kpc
V0  220 km/s
2R0
 P0 
 240 Myr
V0
IAU standard 1985
Oort constanten
Vr  dA sin 2l
met A  14.8  0.8 km/s/kpc
Vt  d A cos 2l  B 
met B  12.4  0.6 km/s/kpc
Bepaling rotatiecurve V(R) Melkweg
Tangent point method (R<R0):
hoeksnelheid V/R neemt naar buiten
toe af
radiele snelheid is maximaal op
zogenaamde tangent point
 V V0 
Vr  R0 sin l   
 R R0 
R  R0 sin l
V ( R)  Vr  V0 sin l
Rotatiecurve
Rotatiecurve van Melkwegstelsel
Massa binnen R0 te berekenen:
Gravitatiekracht = centrifugale kracht
GM/R2 = v2(R)/R
 M(R) = Rv2(R)/G
Rotatiecurve van Melkwegstelsel
Zon:
R0=8.5 kpc
v0=220 km/s
Rotatietijd is
2R0/v0
= 240 m jaar
Binnen R0 bevindt zich 1 x 1011
Mzon

Donkere Materie
Bewegingen rond het melkwegcentrum
Opgave: binnen R=1pc ziet men v=10 ld per 10 jaar:
Hoeveel massa bevindt zich hier ongeveer?
Centrale massa
Opgave: binnen R=1pc ziet men v=10 ld per 10 jaar:
Hoeveel massa bevindt zich hier ongeveer?
Antwoord: v = 10 ld/10 jaar = 1600 km/s,
R = 1 pc = 3.1015 m
M(R) = Rv2(R)/G  M ~ 1.107 Mzon
Preciezere methode geeft voor centrum
melkweg: zwart gat 3 miljoen Mzon
Interstellaire extinctiekromme
R=AV/E(B-V)
Mathis 1990
ARA&A 28, 37
Bijdragen extinctie
1: 1/ (Mie)
0.1 micron
2: 1/4 (Rayleigh)
kleinere deeltjes
3: grafiet/roet
4: kleine silicaat
deeltjes (0.02 mu)