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

MMM

MM

MMMM

MM

M

MMM

MxMM

zon

VMSVMS

V

VMSVV

VVV

en ussen t

massamet sterren gevormde aantal :)(

5.0 voor )(

)( voor )(

)(

)( voor )()(

ar volumewaarneemba

5.05.0met sterren #)(

35.20

galgal

gal

Lichtkrachtfunctie:

Present-day luminosity function:

Initial mass function (Salpeter):

Initial mass function

Zware en lichte sterren

Stergroepen

Groep Aantal sterren

Diameter(pc)

Totaal in Melkweg

Associatie 100 100 70 (100)

Opensterrenhoop

1000 5 1000 (104)

Bolvormigesterrenhoop

106 50 130 (103)

Melkweg 1011 20000 -

Bolhoop M3

Open sterrenhoopPleiaden (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

)/exp()0()( sss zDzD

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

l2cos

Sterren dichterbij het centrumvan de Melkweg voltooien hun baanin kortere tijd dan sterren verderweg:l = 0 sterren halen Zon inl = 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

Myr 2402

P

km/s 220 kpc 5.8

0

00

00

V

R

VR

IAU standard 1985

Oort constanten

km/s/kpc 6.04.12met

2cos

km/s/kpc 8.08.14met

2sin

B

BlAdV

A

ldAV

t

r

Bepaling rotatiecurve V(R) Melkweg

Tangent point method (R<R0):hoeksnelheid V/R neemt naar buitentoe afradiele snelheid is maximaal op zogenaamde tangent point

lVVRV

lRR

R

V

R

VlRV

r

r

sin)(

sin

sin

0

0

0

00

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 is2R0/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

Preciezere methode geeft voor centrum melkweg: zwart gat 3 miljoen Mzon

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

Interstellaire extinctiekromme

Mathis 1990ARA&A 28, 37

R=AV/E(B-V)

Bijdragen extinctie

1: 1/ (Mie) 0.1 micron

2: 1/4 (Rayleigh) kleinere deeltjes

3: grafiet/roet

4: kleine silicaat deeltjes (0.02 mu)