astrofisica galassie Sommario Oggetti dell universo La nostra galassia Formazione del disco di accrescimento Le galassie Ammassi di galassie

Transcript

1 astrofisica galassie apputi di scieze e fisica per la quita g parte di 4 Sommario Oggetti dell uiverso La ostra galassia Formazioe del disco di accrescimeto Ammassi di galassie I file separati: Parte 0: Storia astroomia Parte 1: Stelle Parte 3: Cosmologia (cotiee Bibliografia)

2 Oggetti dell uiverso Oggetti dell Uiverso Immagii dell uiverso dalla NASA i: La ostra galassia Via Lattea vista dalla Terra Striscia più lumiosa perché più ricca di stelle Comprede 100 miliardi di stelle ei diversi stadi evolutivi, gas, polveri e ebulose. 4

3 La ostra galassia Morfologia galattica Iizio XX secolo: si comprese la forma del disco Ai 30: si comprese l esisteza dei bracci della spirale La posizioe del sole periferica rede ragioevolmete coto della distribuzioe degli ammassi globulari (3.000 ly dal cetro) Il Sole compie ella Galassia ua rivoluzioe completa i 00 milioi di ai (v=50 Km/sec) 5 La ostra galassia Mappa radio della Galassia Idetificazioe ubi che emettoo radiazioi di 1 cm Calcolo della distaza delle varie ubi da cui proviee la radiazioe Rappresetazioe della distribuzioe di H eutro ella galassia e quidi idetificazioe dei bracci o regioi costituiti essezialmete da H 1980/90: rigofiameto galattico A 5000 ly dal cetro galattico si trovao ubi di gas 6

4 La ostra galassia 7 Struttura Disco galattico diametro ly spessore ly Rigofiameto ( ly) Bracci Nucleo galattico: ella direzioe della costellazioe del Sagittario, co max cocetrazioe di stelle e forse u buco ero Aloe: diametro ly, costituito sia da stelle vecchie che da ammassi globulari (00 ~, ciascuo cotiee da a u miliardo di stelle) Coroa: si estede per u migliaio di ai luce sopra e sotto il disco galattico (ivolucro di gas molto rarefatto ad alte T cietiche) La ostra galassia Formazioe Possibili sceari: Collasso rapido della parte più estera della galassia seguito da rimescolameto e fusioe di ube gassosa ella parte più itera Collasso sia per il rigofiameto che per il disco; le regioi più estere si sarebbero formate per fusioe di frammeti 8

5 Formazioe del disco di accrescimeto La protogalassia è ua massa di gas rotate attoro ad u asse. Il gas è attratto verso il cetro: Coservazioe del mometo agolare L per sist. isolato Equilibrio tra F cetrifuga e cetripeta Ogi m di gas, che si trova a ua certa L, raggiuge la codizioe di equilibrio diamico a r eq. A secoda che l equilibrio preceda o segua la formazioe di stelle si hao forme di galassie diverse: Se galassia equilibrio formazioe stelle, si ha galassia a spirale Se galassia formazioe stelle equilibrio, si ha galassia ellittica Le collisioi tra galassie, ioltre, cotribuiscoo a formare galassie ellittiche, rigofiameti cetrali e aloi delle spirali. Si hao poi galassie formate da sistemi biari aa biaca - gigate rossa. Il gas sottratto dalla aa alla gigate ha alto L (per alto v orbitale del sistema delle stelle) L v mvr L vl = = mv GM ( r) m mr vl = GM ( r) r r vcf = r v = v L cf r eq L = GMm veq req vcf r 9 10

6 Formazioe del disco Eergia emessa dal disco I equilibrio, il gas più itero ha ω maggiore e Τ miore, quidi può urtarsi co quello appea più estero producedo ua forza di taglio e scambiare eergia GM π r ω = 3 Τ = r GM 3 Aumeta v elle regioi estere e dimiuisce elle itere. Il gas più estero passa ad u orbita più alta Il gas più itero ralletato, passa a u orbita più bassa (perde E poteziale e riacquista E cietica - v orbitale) 11 Formazioe del disco Eergia emessa dal disco Letamete il gas precipita verso il cetro, metre si trasferisce mometo agolare L verso l estero Attraverso gli urti si ha riscaldameto del gas seguito da emissioe di eormi quatità di radiazioe visibile, UV e X Per la relatività geerale, E emessa da u disco di accrescimeto attoro a u buco ero è dell ordie del 10% della massa a riposo di tutta la materia e 10 volte tutta la E ucleare per reazioi I questo modo si vedoo i buchi eri (o è la radiazioe di Hawkig) 1

7 Galassie Le stelle ad occhio udo soo tutte della Via Lattea. Co telescopio si vedoo altre galassie: a spirale (come la ostra), a ellissoide, Periodo di rotazioe della Via Lattea: 00 My Massa delle galassie Stella di massa m a distaza r dal cetro: mv = r M ( r) m G r M Via Lattea = M coicide col dato del coteggio delle stelle 13 : classificazioe Diagramma a diapaso per la classificazioe delle galassie, proposto da Hubble egli ai Treta 14

8 : classificazioe 15 16

9 Galassie ellittiche Galassie sferiche co stelle distribuite i modo omogeeo Colore rosso, tipico delle stelle vecchie e fredde A destra ua delle più ote galassie ellittiche, M87, ripresa co il telescopio aglo australiao da 3.9 m 17 Galassie a spirale Spirali ormali Spirali sbarrate Hao cetro molto deso da cui partoo bracci a spirale Cotegoo stelle di età diverse: le più vecchie vicio al cetro, le più giovai ei bracci, dove si trovao ubi molecolari, zoe di formazioe di uove stelle Galassie irregolari Forma o defiita Più piccole delle ellittiche e delle spirali Es.: Piccola e Grade Nube di Magellao Altre forme Galassie ad aello Icotro tra ua galassia ellittica e ua a spirale 18

10 Galassie iterageti Molto vicie da risetire della mutua attrazioe gravitazioale Galassie ad aello Galassie circodate da strutture filametose (poti o code): fusioe o collisioe tra galassie? Galassie ellittiche: fusioe di galassie a spirale? Nuclei galattici attivi (AGN) Produzioe eergetica accompagata da variabilità dell itesità lumiosa e maifestazioi di tipo esplosivo come getti e filameti che escoo dal ucleo A fiaco, struttura di u ucleo galattico attivo: i alto posizioe del buco ero cetrale, disco di accrescimeto, ubi e getti 19 Galassie di Seyfert Galassie a spirale Attività esplosiva ei uclei co stelle giovai e calde Alcue emettoo raggi X, la maggior parte è radiotrasmettete Quasar Sia radioemitteti che o radioemitteti (privi della coroa di particelle) Molto piccoli e lotai (da 1.4 a più di 10 miliardi di ly) Red shift = red shift z= c+v 1 c v Red shift cosmologico Si trovao al cetro di galassie ellittiche, a spirale e i collisioe Alcui stao subedo processi di iterazioe e collisioe che portao alla formazioe di buchi eri Spettro co eccesso di emissioi ell ultravioletto e ell ifrarosso (ache radiazioi di sicrotroe) Oggetti primitivi dell Uiverso da cui si origiao le galassie? 0

11 Origie ed evoluzioe I u Uiverso caldo e deso la forma delle galassie ha avuto origie da fluttuazioi o perturbazioi di desità el gas i espasioe Per motivi acora o chiari, la distribuzioe omogeea di gas si è rotta i gradi cocetrazioi di materia gassosa che ha iiziato a cotrarsi Ammasso i cotrazioe geera ua protogalassia 1 Origie ed evoluzioe Galassie ellittiche: processi di collisioe che portao la struttura a collassare, aumetao gli urti, si ha la frammetazioe delle ubi, per ciascu frammeto si formao stelle Galassie spirali: Se la desità di ubi ella struttura iiziale della protogalassia è elevata la maggior parte di urti porta a ua perdita di eergia e caduta di massa verso il cetro Aumeto di velocità Schiacciameto di strutture Disco di materia Formazioe di stelle No chiaro il meccaismo per la formazioe dei bracci Icertezza sull epoca di formazioe delle ellittiche Le spirali si formao i tutta la storia dell Uiverso

12 Ammassi di galassie Il gruppo locale Treta galassie, molte soo satelliti delle due galassie pricipali, la ostra è la M31 (Nubi di Magellao) Solo il 5% delle galassie è isolato, tutte le altre si trovao i ammassi 3 Ammassi sferici (Forace I) Ammassi irregolari Ammassi di forma itermedia