Van Zonnestelsel tot Ontstaan Heelal Leeuwarden, jan-april Melkwegstelsels. Paul Wesselius, 18 maart Melkwegstelsels, HOVO 1

Transcriptie

1 Van Zonnestelsel tot Ontstaan Heelal Leeuwarden, jan-april 2013 Melkwegstelsels Paul Wesselius, 18 maart Melkwegstelsels, HOVO 1

2 Achtergrond Informatie Deze presentatie is een aangepaste versie van 2 powerpoints van professor Peter Barthel van het Kapteyn Instituut van de RUG te Groningen: extragalactische heelal en sterrenstelsels, van 2010 Blz (Melkweg) en (Sterrenstelsels) in Handboek Sterrenkunde, Govert Schilling, Fontaine Uitgevers, vijfde druk onderaan staat de link: Meten aan melkwegstelselsleerlingmateriaal, gecertificeerde versie 1.0 (Word 12 MB) Datum: 11 september Melkwegstelsels, HOVO 2

3 De Melkweg Melkwegstelsels, HOVO 3

4 De Melkweg in infrarood Licht met langere golflengte gaat wel door stof Melkwegstelsels, HOVO 4

5 Schematisch bovenaanzicht van de Melkweg Melkwegstelsels, HOVO 5

6 Melkwegcentrum massaconcentratie in centrum van 3 miljoen zonsmassa s Melkwegstelsels, HOVO 6

7 De Melkweg samengevat Melkweg: grote pannenkoek met 20 miljard sterren, honderdduizend lichtjaar diameter Verschillende theorieën voor spiraalarmen Tussen de sterren zit gas, stof, en donkere materie van nog volstrekt onbekende aard In het centrum van de Melkweg zit een zwaar zwart gat Melkwegstelsels, HOVO 7

8 EDWIN HUBBLE (1924): VARIABELE STERREN IN M31 LIETEN ZIEN DAT DEZE NEVELVLEK ZICH OP EEN PAAR MILJOEN LICHTJAAR AFSTAND BEVOND MET ANDERE WOORDEN: IN HET EXTRA-GALACTISCHE HEELAL Melkwegstelsels, HOVO 8

9 DEZE MONTAGE TOONT DE SCHIJNBARE AFMETING VAN DE MAAN, M31 EN DIENS TWEE BEGELEIDERS M32 EN NGC Melkwegstelsels, HOVO 9

10 STERRENSTELSELS KOMEN VOOR IN VORMEN EN MATEN, MET AL DAN NIET GROTE STER-VORMINGSACTIVITEIT Stervorming NGC Melkwegstelsels, HOVO 10

11 NGC Melkwegstelsels, HOVO 11

12 Het zgn. grand-design spiraalstelsel Messier Melkwegstelsels, HOVO 12

13 Door de ijle buitenste lagen zijn andere sterrenstelsels te zien M104, het zgn. Sombrero-stelsel, foto van Peter Barthel met de VLT; zeer succesvol in de verkoop bij ESO Melkwegstelsels, HOVO 13

14 NGC4013: omdat we dit stelsel op zijn kant bekijken zien we het stof in de schijf goed (en stervorming er vlak boven) Edge on Melkwegstelsels, HOVO 14

15 RUGBYBAL- EN SIGAARVORMIGE ELLIPTISCHE STELSELS VORMEN EEN ANDERE BELANGRIJKE KLASSE: ZE ZIJN ARM AAN GAS EN AAN JONGE STERREN M Melkwegstelsels, HOVO 15

16 EDWIN HUBBLE BRACHT SYSTEMATIEK IN DE STERRENSTELSELS: DOMINANTIE VAN BULGE /SPIRAALARMEN AANWEZIGHEID VAN GAS EN JONGE STERREN Melkwegstelsels, HOVO 16

17 DE HUBBLE-STEMVORK, GEILLUSTREERD MET ECHTE STERRENSTELSELS: Melkwegstelsels, HOVO 17

18 NGC1365 IS EEN PRACHTIG VOORBEELD VAN EEN BALKSPIRAAL Melkwegstelsels, HOVO 18

19 VREEMDE EENDEN IN DE BIJT: ONREGELMATIGE STELSELS ZOALS DE MAGELHAENSE WOLKEN Van: Melkwegstelsels, HOVO 19

20 MET NAME DIE ONREGELMATIGE STELSELS ZIJN ZEER RIJK AAN GAS EN JONGE STERREN HIER DE GROTE MAGELHAENSE WOLK Foto van Eckhard Slawik, op website van ESA Melkwegstelsels, HOVO 20

21 STERRENSTELSELS ZIJN DE BOUWSTENEN VAN HET HEELAL. ZE KOMEN NET ALS STERREN IN HET ALGEMEEN NIET GEÏSOLEERD VOOR, MAAR VEELAL IN GROEPEN OF CLUSTERS VIRGO- CLUSTER ( nl/wp6/2011 /12/virgocluster) staat dichtstbij, beslaat 5 graden aan de hemel, omvat meer dan 2000 sterrenstel sels Melkwegstelsels, HOVO 21

22 HUBBLE ONTDEKTE DE EXPANSIE VAN HET HEELAL RECESSIESNELHEDEN ZIJN AFHANKELIJK VAN DE AFSTAND HET HEELAL DIJT UIT (BLAAST ZICHZELF OP, ZONDER CENTRUM) EXTRAGALACTISCHE AFSTANDEN WORDEN DAAROM WEERGEGEVEN MET DE ZGN. ROODVERSCHUIVING- PARAMETER z (MAAT VOOR DE RECESSIESNELHEID) Melkwegstelsels, HOVO 22

23 RECESSIESNELHEDEN (DUS ROODVERSCHUIVINGEN) MEET MEN BIJVOORBEELD DOOR GEBRUIK TE MAKEN VAN DE ABSORPTIELIJNEN IN DE SPECTRA VAN STERRENSTELSELS (Dit zijn de z.g. H en K lijnen van Calcium) Melkwegstelsels, HOVO 23

24 DANKZIJ VERRE STERRENSTELSELS KUNNEN WE TERUGKIJKEN IN DE TIJD: Nette stelsels nu, steeds chaotischer in het verleden, dit vertelt ons iets over de vorming van sterrenstelsels Melkwegstelsels, HOVO 24

25 HUBBLE DEEP FIELD: STERRENSTELSELS TOT IN DE VERSTE VERTEN Melkwegstelsels, HOVO 25

26 NIEUW EXTRAGALACTISCH FENOMEEN DE ZWAARTEKRACHT ALS LENS! Melkwegstelsels, HOVO 26

27 Principe zwaartekrachtslens (Wikipedia) Bronvlak Lensvlak Vlak van waarnemer Het licht van de lichtbron links volgt de volle pijlen, onder en boven de lens in het midden tot bij de waarnemer rechts. Die ziet de beelden van de lichtbron - volg de stippellijnen terug van rechts naar links - als twee afzonderlijke afbeeldingen Melkwegstelsels, HOVO 27

28 TOT 1950: HET SERENE HEELAL: Andromedanevel Melkwegstelsels, HOVO 28

29 HET EERSTE STEENTJE IN DE SERENE VIJVER: M87 toont een jet! FATH, Melkwegstelsels, HOVO 29

30 MEER STENEN IN DE VIJVER: Ultraviolet KERNEN en EMISSIELIJNEN VAN HEET GAS NGC1068 SEYFERT, Melkwegstelsels, HOVO 30

31 GIGANTISCHE RADIO-WOLKEN ROND STERRENSTELSELS WORDEN GEMETEN Cygnus A sterrenstelsel in het midden Het íets 1954: radio metingen aan CYGNUS A; alleen de beide gebieden rondom iets zijn gemeten Melkwegstelsels, HOVO 31

32 CENTAURUS A Centrale deel van linker plaatje Optisch beeld (ESO) Radio straling van Centaurus A (= NGC 5128) ( Melkwegstelsels, HOVO 32

33 VIRGO A Virgo A Optisch plaatje met jet Radio plaatje Melkwegstelsels, HOVO 33

34 Cygnus A: RADIO LICHT STERKTEN BEDRAGEN ~10 40 W Dat is 3 x L zon = 3000 L ons melkwegstelsel Melkwegstelsels, HOVO 34

35 IN DE JAREN ZESTIG EN DAARNA BLIJKEN ACTIEVE STELSELS OOK STERKE BRONNEN VAN HOOG-ENERGETISCHE RÖNTGEN- EN GAMMASTRALING TE ZIJN IN EEN ACTIEF STELSEL HUIST, NAAST DE THERMONUCLEAIRE ENERGIEBRON IN ZIJN STERREN EEN KRACHTIGE, CENTRALE ENERGIEBRON Melkwegstelsels, HOVO 35

36 QUASARS WORDEN ONTDEKT IN HOEWEL ZE ONTDEKT ZIJN ALS STERKE RADIOBRONNEN BLIJKT DAT LATER EERDER UITZONDERING DAN REGEL TE ZIJN Quasars blijken in zeer zwakke actieve stelsels te zitten! Ontdekt door onze landgenoot Maarten Schmidt Melkwegstelsels, HOVO 36

37 DE EMISSIELIJNEN IN QUASARSPECTRA VERTONEN FORSE ROODVERSCHUIVINGEN Melkwegstelsels, HOVO 37

38 HOOFDBESTANDDELEN VAN ACTIEVE STELSELS ZIJN: Ultraviolette KERN, SOMS VARIABEL HEET GAS, TOT OP 1000-lichtjaar SCHAAL RADIO-EMISSIE, op schaal van een lichtjaar TOT miljoenen lichtjaren INFRAROOD-EMISSIE RÖNTGEN-STRALING (VAR.) GAMMA-STRALING (VAR.) GERICHT ZOEKEN! Melkwegstelsels, HOVO 38

39 INTERMEZZO: STARBURST GALAXIES in snel tempo condenseert interstellair gas tot dichte sterclusters, met veel jonge, zware sterren M Melkwegstelsels, HOVO 39

40 WISSELWERKINGEN TUSSEN STELSELS KOMEN DUS RELATIEF VAAK VOOR VROEGER WELLICHT NOG VAKER HST plaatje NGC4038/39 (ANTENNAE) Melkwegstelsels, HOVO 40

41 Sterrenstelsels zijn leeg Sinaasappel in hand = onze Zon Volgende sinaasappel (= dichtsbijzijnde ster) is in Parijs!! Als 2 sterrenstelsels botsen raken de honderden miljarden sterren elkaar zeer zelden Gas en stof in sterren raakt elkaar wel en ze kunnen uit beide botsende stelsels geveegd worden In verre infrarood zien we soms een nieuw stervormend stelsel naast de 2 oorspronkelijke Alle sterren van een geheel sterrenstelsel beïnvloeden elkaar via de zwaartekracht Sterren in een cluster staan veel dichter bij elkaar Sterrenstelsels staan i.h.a. veel dichter bij elkaar dan sterren Melkweg is lichtjaar groot, Andromedanevel op 2,5 miljoen lj (25 keer verder, sinaasappel paar meter verderop) Melkwegstelsels, HOVO 41

42 VERDUISTERDE STARBURST GALAXIES! Arp220 STARBURST GALAXIES VERTONEN NIET ZELDEN TEKENEN VAN RECENTE INTERACTIE einde Intermezzo Melkwegstelsels, HOVO 42

43 WE BEGRIJPEN DE INGREDIENTEN VAN HUN SPECTRALE ENERGIE-VERDELINGEN STEEDS BETER Meer dan 90% van energie van Arp 220 in het verre infrarood! Melkwegstelsels, HOVO 43

44 WELKE BLOEMEN STAAN ER IN DE ACHTERTUIN? LINER = low ionisation narrow emission region STERRENSTELSELS IN HET NABIJE HEELAL Normale stelsels Overgangsobjecten LINERs Seyfert stelsels Melkwegstelsels, HOVO 44

45 SERENE SCHIJN BEDRIEGT.. Sombrero sterrenstelsel = M Melkwegstelsels, HOVO 45

46 ER SLUIMERT IETS IN DE SOMBRERO.. K band (nabij infrarood), IRAS 60 micrometer, radio, röntgen EEN RADIO- EN RÖNTGENKERN! Melkwegstelsels, HOVO 46

47 EVENALS IN M81: Melkwegstelsels, HOVO 47

48 EEN RADIO- EN RÖNTGENKERN (EN OOK NOG EEN SUPERNOVA!) Melkwegstelsels, HOVO 48

49 DEZE ZGN. LINER- STELSELS HEBBEN ACTIEVE KERNEN DIE ZO N 10 TOT 50 KEER STERKER ZIJN DAN DE KERN VAN ONZE EIGEN MELKWEG Melkwegstelsels, HOVO 49

50 DE BRON ZIT DIEP IN DE KERN Kernen zijn slechts een paar lichtdagen groot Melkwegstelsels, HOVO 50

51 OP DE LICHTDAG- SCHAAL AGN Melkwegstelsels, HOVO 51

52 WAT WETEN WE NU, ANNO 2013: ACTIEVE STELSELS, OF BETER: STELSELS MET ACTIEVE KERNEN KOMEN TAMELIJK FREQUENT VOOR IN EXOTISCHE EN MINDER EXOTISCHE VERSCHIJNINGSVORM DE SUBKLASSE VAN EXTREEM RADIO-HELDERE OBJECTEN ( TURBO MODEL) HUIST I.H.A. IN ELLIPTISCHE MOEDERSTELSELS ER IS SPRAKE VAN KOSMISCHE EVOLUTIE VAN HET FENOMEEN Melkwegstelsels, HOVO 52

53 DE AANWIJZINGEN DAT ER EEN FYSISCH VERBAND IS MET CIRCUM-NUCLEAIRE STERVORMING NEMEN TOE Seyfert galaxy NGC Melkwegstelsels, HOVO 53

54 SEYFERT GALAXY NGC1068 PROTOTYPE VAN DE SYMBIOSE VAN AGN EN STERVORMING Melkwegstelsels, HOVO 54

55 QUASAR MOEDERSTELSELS: OPNIEUW INTERACTIE? Melkwegstelsels, HOVO 55

56 DE RECORD HOUDER in Hubble ultra deep field (UDF) UDFy bij z = 8.6, 600 miljoen jaar na Big Bang Melkwegstelsels, HOVO 56

57 DE AARD VAN DE ACTIVITEIT: ZWAAR ZWART GAT HEET GAS RADIO JETS (STRAAL-STROMEN) HETE ACCRETIESCHIJF Hoe je er tegen aan kijkt bepaalt hoe het stelsel er uit ziet Melkwegstelsels, HOVO 57

58 UNIFICATIE- MODELLEN STELLEN ORDE OP ZAKE Barthel, 1989, beroemd artikel! Melkwegstelsels, HOVO 58

59 M31 en M32 hebben grote massaconcentraties in hun centra M Melkwegstelsels, HOVO 59

60 DE CENTRALE MASSA IN M87 WEEGT RUIM een miljard M zon Melkwegstelsels, HOVO 60

61 DIE IN M106 BIJNA 100 miljoen M zon Melkwegstelsels, HOVO 61

62 UIT DE BEWEGING VAN sterren, die dicht om de kern heen bewegen WETEN WE DAT ER EEN CENTRALE MASSA IS VAN ONGEVEER 0,4% VAN DE BULGEMASSA VAN HET STELSEL Melkwegstelsels, HOVO 62

63 ALLE INGREDIENTEN ZIJN DUS BEKEND WAT WE ECHTER NOG NIET WETEN IS: WIE OF WAT ZET DE MOTOR AAN?? Melkwegstelsels, HOVO 63