Introduzione alle Galassie

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1 Introduzione alle Galassie Marco Scodeggio Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica (IASF Milano) dell'istituto Nazionale di Astrofisica (INAF)

2 La misura del Cosmo: date fondamentali Quarto secolo AC: Aristarco di Samo misura la distanza relativa del Sole e della Luna dalla Terra (e quindi le loro dimensioni relative) Terzo secolo AC: Eratostene di Cirene misura il raggio della Terra Secondo secolo AC: Ipparco di Nicea misura la precessione degli equinozi (e forse la distanza assoluta tra la Luna e la Terra) Secondo secolo DC: Claudio Tolomeo propone la più completa descrizione del sistema Geocentrico di Universo : Nikolaj Kopernik (Copernico) ripropone il sistema Eliocentrico di Universo 1609: Galileo Galilei compie le prime osservazioni astronomiche con un telescopio : Johannes Kepler (Keplero) pubblica le tre leggi che descrivono il moto dei pianeti attorno al Sole

3 La misura del Cosmo: date fondamentali (2) : John Flamsteed e Gian Domenico Cassini misurano la distanza assoluta della Terra dal Sole (tramite la misura della parallasse di Marte e le leggi di Keplero) 1771: Charles Messier pubblica la prima edizione del suo catalogo di Nebulose ed ammassi di stelle 1784: John Michell compie il primo tentativo scientifico di misurare la distanza di una stella (Vega) 1838: Friedrich W. Bessel ottiene la prima misura di distanza di una stella, misurando la parallasse della stella 61 Cygni (0.3 arcsec) 1901: Jacobus Kapteyn ottiene la prima stima della dimensione della Via Lattea, la nostra Galassia (10kpc) : Henrietta Swan Leavitt identifica alcune stelle Cefeidi nella Piccola Nube di Magellano, e ne scopre la relazione tra magnitudine e periodo di pulsazione

4 La Via Lattea, la nostra Galassia Fotografia composita di tutto il cielo

5 Universo locale: ammasso della Vergine Early type Late type

6

7 4 spirali

8 4 altre spir

9 M100 M100 nell ammasso della Vergine

10 edge

11 M87 nell ammasso della Vergine

12 M87 nell ammasso della Vergine

13 Centauro A

14 La Via Lattea, la nostra Galassia Fotografia composita di tutto il cielo

15 La misura del Cosmo: date fondamentali (3) 1901: Jacobus Kapteyn ottiene la prima stima della dimensione della Via Lattea, la nostra Galassia (10kpc) : Henrietta Swan Leavitt identifica alcune stelle Cefeidi nella Piccola Nube di Magellano, e ne scopre la relazione tra magnitudine e periodo di pulsazione 1911: Vesto Slipher ottiene la prima misura di redshift per una nebulosa a spirale (in realtà si tratta di un blue shift per la galassia M31, nostra vicina di casa ) 1916: Albert Einstein propone la teoria della relatività generale 1917: A. Einstein e W. de Sitter propongono il modello di Universo Statico 1917: Heber Curtis e George Ritchey scoprono alcune novae in nebulose a spirale

16 La Grande Nube di Magellano (satellite della MW)

17 M31, la galassia di Andromeda, gemella della MW

18 La misura del Cosmo: date fondamentali (4) 1918: Harlow Shapley ottiene la calibrazione assoluta della relazione periodo luminosità delle stelle Cefeidi, e la usa per misurare la distanza di svariati ammassi globulari nella nostra Galassia, dimostrando che il Sole non si trova al centro della Galassia 1920: l'anno del grande dibattito tra H. Shapley ed H. Curtis sulla struttura dell'universo: al centro del dibattito la domanda la nostra Galassia è unica nell'universo, oppure le nebulose sono altrettante galassie simili alla nostra? 1922: Alexandre Friedmann propone una soluzione con un Universo in espansione per le equazioni di Einstein della relatività generale 1924: Edwin Hubble osserva alcune stelle Cefeidi nelle nebulose M31 and M33 ed ottiene la prima misura affidabile di distanza per una galassia, dimostrando una volta per tutte che la Via Lattea non è l'unica galassia nell'universo

19 Mice Mice

20 Quando due galassie interagiscono nascono nuove stelle Antenne Stelle blu (calde) giovani Da terra

21 Interazione mareale tra galassie U10214

22 Galassia ruota del carro Cartwheel Una galassia e passata attraverso a un altra producendo l anello di stelle giovani

23 Galaxy Group

24 Galaxy Group (Stephen's quintet)

25 VIRGO Cluster

26 A2151 Cluster

27 A1367 Cluster

28 COMA Cluster

29 Cluster Abell 1689 Dottorato in Astronomia Università dell'insubria Aprile 2009

30 Cluster Cl Dottorato in Astronomia Università dell'insubria Aprile 2009

31 La scala di dimensioni del Cosmo Raggio della Terra: 6378 km Raggio del Sole: km (109 volte il raggio della Terra) Orbita della Terra: km (215 volte il raggio del Sole) Distanza di Alfa Centauri: km ( volte l'orbita terrestre) Distanza dal centro della Galassia: km (6500 volte la distanza Sole Alfa Centauri) Distanza tra la Via Lattea e M31: km (90 volte la dimensione della Via Lattea) Dimensione di un ammasso di galassie: 1020 km (10 volte la distanza tipica tra due galassie)

32 La misura del Cosmo: date fondamentali (5) 1924: Edwin Hubble osserva alcune stelle Cefeidi nelle nebulose M31 and M33 ed ottiene la prima misura affidabile di distanza per una galassia, dimostrando una volta per tutte che la Via Lattea non è l'unica galassia nell'universo 1925: V. Slipher estende le misure di redshift a 45 galassie 1929: E. Hubble annuncia la legge che oggi porta il suo nome, dimostrando che l'universo è in espansione. La velocità con cui due galassie si allontanano tra loro è proporzionale alla loro distanza: V=H0d, con il valore di H0 a circa 500 km/(s Mpc) 1952: Walter Baade scopre la differenza tra le stelle di popolazione I e II usando il telescopio da 200 di Mt. Palomar. La stima della dimensione dell'universo raddoppia, con il valore di H0 che passa a circa 250 km/(s Mpc) 1958: Allan Sandage scopre che alcune tra le stelle utilizzate da E. Hubble sono in realtà regioni HII. Ulteriore raddoppio della stima della dimensione dell'universo

33 Il redshift: il piu' semplice ed il piu' efficace strumento per gli studiosi delle galassie Il concetto fisico di onda L'effetto Doppler Lo spettro di un oggetto celeste Lo spettro di una galassia

34 Gli spettri delle galassie di diverso tipo morfologico

35 La legge di Hubble L' Universo in espansione

36 Distribuzione 3 D delle Galassie nell universo 600 M a.l. Noi siamo qui 3-D distanza d a z n a t is

37 Le proprieta' delle galassie risentono dell'ambiente In cui esse stesse si trovano

38 Le proprieta' di una galassia dipendono dalla massa della galassia stessa

39 Carotaggio cosmico carotaggio Indietro nel tempo e nell evoluzione

40 10 0 C om e 00 ra 0 10 an 0. ni 00 lu ce 0 an ni fa L orologio distanza oss ce u l i n n a 0 0 a.0 f 0 i 0 n 0 n. 0a a r e C om La luce si propaga a km/sec

41 Una regione apparentemente vuota nel cielo, vista con un piccolo telescopio 1.5m

42 Una regione apparentemente vuota nel cielo, vista con telescopi piu' grandi HST udf 4m 8m

43 Una regione apparentemente vuota nel cielo, vista con un grande telescopio e con HST Res 8m HST

44 Hubble ultra deep field HST Ultra Deep Field 417 orbite (11 gg) A disposizione di tutti sul web!

45 Quanto e' uniforme l'universo?

46 Formazione ed Evoluzione Delle Galassie Il gas primordiale (idrogeno neutro) si addensa in gigantesce nubi Gli atomi si aggregano ed il gas passa da atomico a molecolare Si innesca la formazione di stelle Che evolvono e producono metalli e polveri E che alla fine muoiono (più o meno in fretta a seconda della loro massa)

47 Collasso monolitico idrog eno ia le primord

48 Modello gerarchico

49 G v. a r lla o C e s p H2 ento SN po llu rivediamo m star forming et als riscaldam HI tio n dust

50 G v. a r lla o C e s p H2 ento SN po llu Closed Box m star forming et als riscaldam HI tio n dust

51 G v. a r lla o C e s p H2 ento SN po llu Closed Box m star forming et als riscaldam HI tio n dust

52 G v. a r lla o C e s p H2 ento SN po llu Closed Box m star forming et als riscaldam HI tio n dust

53 G v. a r lla o C e s p H2 ento SN po llu Closed Box m star forming et als riscaldam HI tio n dust

54 G v. a r lla o C e s p H2 riscaldam ento SN star forming tio n Le galassie trasformano il gas in stelle fino al completo esaurimento Closed Box del combustibile m po llu Gas exhausts et als HI dust quiescent

55 Evoluzione M31 idrogeno atomico M31 stelle UV

56

57 La polvere assorbe la luce e si riscalda

58 Sombrero

59 Le stelle nascono nelle regioni HII

60 La nascita delle Stelle Avviene per collasso del gas (in gran parte idrogeno) arricchito di metalli e polveri prodotte da precendenti generazioni stellari

61 Giovani stelle appena nate

62 Morte delle stelle Le stelle piu massiccie del sole muoiono esplodendo HST

63 Morte delle stelle