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: 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 70 (100) Open sterrenhoop 1000 5 1000 (104) Bolvormige 106 50 130 (103) Melkweg 1011 20000 - Open sterrenhoop Pleiaden (M45) Bolhoop M3

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 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 RR Lyrae (P>0.5d) 3000 Halo Bolclusters 4000

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

IAU standard 1985

Oort constanten

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

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 10 jaar IR opnames van het centrum van de melkweg. Klik rechts om de tweede movie te starten. 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 Uit de keplerbewegingen rond het centrum volgt een massa van ca 3 miljoen zonsmassa’s voor het zwarte gat.

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)