Sterrenstelsels 2005-2006 Docent: Paul Groot & Gijs Nelemans Overzicht inhoud college Studiewijzer Colleges op maandag en donderdag Hoorcollege + werkcollege opgaven Galaxies in the Universe: An Introduction Sparke & Gallagher (2000)

Melkwegstelsel NGC1232

It is happening now! Instrumentele ontwikkeling Very Large Telescope Instrumentele ontwikkeling Waarnemingen complete electromagnetische spectrum Bepaling Hubble constante H0 = 72  3 km/s per Mpc Oerknalmodel - 3K achtergrondstraling - Hubble expansie - Kosmologische constante Evolutie melkwegstelsels: botsingen Zwaartekrachtslensen Gamma-ray bursts Hubble Space Telescope

Hubble Deep Field

Vele onbeantwoorde vragen Hoe worden melkwegstelsels gevormd, met name ons eigen Melkwegstelsel, en hoe evolueren ze? Wat zijn de bestanddelen en fysische eigenschappen van een melkwegstelsel? - Bevindt zich in de kern van ieder stelsel een enorm zwart gat? - Wat is de fysische aard van de donkere materie? - Welk proces is verantwoordelijk voor de vorming van (balk)spiralen? - Hoe worden (de eerste) sterren gevormd? Wat bepaalt het onderscheid tussen de verschillende melkwegstelsels? Hoe zit het met de structuur van het heelal op grote schaal?

Ontwikkeling van het wereldbeeld Melkweg: “galaksias” (Grieks) “via lactae” (Latijn) Ptolemaeus (87-150) Almagest Renaissance: Heliocentrisch wereldbeeld Copernicus (1473-1543) Brahe (1546-1601) Kepler (1571-1630) Uitvinding telescoop 1608 (Van Lippershey) Galilei (1564-1642) - ontdekking manen van Jupiter - melkweg bestaat uit duizenden zwakke sterren

Ontwikkeling van het wereldbeeld (II) Sterren zijn objecten als onze Zon Huygens (1629-1695) vergelijkt Sirius met de Zon: 28.000 maal verder weg (1/20e van de echte waarde) Sterren roteren onder zwaartekracht in enorm afgeplat stelsel Kant (1724-1804) Algemeine Naturgeschichte und Theorie des Himmels Nevels zijn “eiland universa”, net als ons Melkwegstelsel Kant, Messier (1730-1817)

William Herschel (1738-1822) Ontdekker Uranus Parallax niet gemeten, wel geprobeerd Meet apex beweging (~20 km/s) Bessel (1839): 61 Cyg  = 0.3” parallax

Stertellingen in ca. 130 velden in een vlak loodrecht op de melkweg: 80 eenheden naar polen 450 eenheden in het vlak  100 miljoen sterren Zon * in centrum afwijking (rechts) in richting Scorpio (extinctie)

Jacobus Cornelis Kapteyn (1851-1922) Opgave: herleid de sterdichtheid als functie van de afstand uit de verdeling van sterren over hun schijnbare helderheid in een bepaalde richting Benodigd: intrinsieke helderheids- verdeling van sterren Lichtkrachtfunctie Methode: statistische aanpak; de gemiddelde eigenbeweging van sterren neemt af met de afstand

Kapteyn (1922): Sterrenstelsel heeft straal van 3000 pc en een dikte van 1000 pc; de Zon bevindt zich op 650 pc van het centrum Shapley (1885-1972): Afstand tot centrum melkweg bedraagt 13.5 kpc in de richting van Sagittarius Verdeling van bolhopen

Edwin Hubble (1889-1953) Grootste telescoop: 100 inch Mount Wilson Ontdekt (1924) afzonderlijke sterren in Andromeda (M31) en M33: Cepheiden  afstand 2 x 106 lichtjaar Spectra van vele sterrenstelsels  roodverschuiving - Melkwegstelsels bewegen van elkaar weg - v = H x r Classificatie sterrenstelsels Edwin Hubble bij de 48 inch Telescoop op Mount Palomar

Lindblad (1895-1968) en Jan Oort (1900-1992) Kapteyn: “sterstromen” Lindblad en Oort (1927): gevolg van differentiele rotatie van ons Melkwegstelsel  “plaatje” Melkwegstelsel Jan Oort Snelheden interstellair waterstof gas worden gemeten met nieuwe radio telescopen; hier de opening van de 25m telescoop in Dwingeloo door Koningin Juliana

Overzicht inhoud colleges Sterren: de galactische bouwstenen Structuur van het Melkwegstelsel Melkwegstelsel als onderdeel Lokale Groep Spiraalstelsels, elliptische stelsels, etc. Bijzondere melkwegstelsels (AGN, quasar, etc.) Grote-schaal structuur Orion LMC + SMC

Sterren: de galactische bouwstenen Eigenschappen van sterren (L, T, R, M, …) Bouw en evolutie van sterren Sterrenhopen Afstandsbepaling (parallax, Cepheiden) Open sterrenhoop: De Pleiaden

Ons Melkwegstelsel Verschillende componenten: schijf, bulge, halo, bolhopen Sterpopulaties Lichtkracht- en massafunctie Interstellaire medium en extinctie Bolhoop M3 M31

Melkwegstelsels in een expanderend heelal Verschillende soorten melkwegstelsels Expansie: wet van Hubble 3K achtergrondstraling Van oerknal tot nu Simpele heelalmodellen Hubble classificatie schema Wet van Hubble

Galactische rotatie en Melkwegcentrum Constanten van Oort Rotatiecurve: donkere materie Gas in schijf en buitengebieden Melkweg Een zwart gat in het centrum van onze Melkweg

De banen van sterren Beweging onder invloed van de zwaartekracht Viriaaltheorema en viriaalmassa Dynamische relaxatie Spiraalstructuur Snelheidsdispersie Viriaaltheorema:

De Lokale Groep Satellieten van de Melkweg Spiraalstelsels, dwergstelsels Chemische evolutie Vorming en toekomst Lokale Groep

Spiraalstelsels en S0 stelsels Gasbeweging en massa Tully-Fisher relatie Spiraalarmen en bars Bulges en kernen Groepen Botsingen en mergers

Elliptische stelsels Fotometrie Sterbewegingen Fundamental plane Donkere materie en zwarte gaten Clusters Cen A

Abell 1689

Grote-schaal structuur Clusters, walls, voids The Great Attractor Expansie homogeen heelal Supernovae Type Ia, WMAP en de kosmologische constante

Actieve melkwegstelsels AGN, Seyfert, radio stelsels Synchrotron emissie Starburst galaxies Superluminal motion, jets Zwarte gaten M87 Cartwheel

Quasar absorptie lijnen Quasars Damped Lyman alpha systems, Lyman alpha forest Gamma-ray bursts