Tamaño Galáctico. Sistema Solar. Distancia de la Tierra al Sol = Km. = 8 minutos-luz. Tamaño del Sistema Solar = 5,5 horas-luz

Transcripción

1 GALAXIAS Sistemas estelares como nuestra vía láctea Contienen desde unos pocos miles hasta decenas de miles de millones de estrellas. Gran variedad de tamaños y formas

2 Tamaño Galáctico Sistema Solar Distancia de la Tierra al Sol = Km. = 8 minutos-luz Tamaño del Sistema Solar = 5,5 horas-luz

3 Región estelar Tamaño Galáctico Sol (El Sistema Solar es demasiado pequeño para verse en esta escala) 30 años-luz

4 Tamaño Galáctico Región estelar años-luz Galaxia Un conjunto masivo de estrellas, gas y polvo que se mantiene unido por la fuerza de la gravedad

5 Tamaño Galáctico Si nuestro Sistema Solar tuviese sólo el tamaño de una célula del cuerpo humano, nuestra galaxia ocuparía más de un kilómetro y medio

6 Lord Rosse, 1845 Historia Kant, 1755 Lord Rose, 1845 El Gran Debate de 1920 entre Harlow Shapley y Heber Curtis: Curtis proponía que las nebulosas espirales enormes islas de estrellas muy alejadas. Shapley proponía que las nebulosas espirales eran pequeñas nebulosas de nuestro vecindario y por tanto en la Vía Láctea. Debido a la ausencia de datos observacionales convincentes, el debato quedó abierto.

7 Hubble demostró que las nebulosas espirales se encuentran mucho más allá de la Vía Láctea gracias a descubrir Cefeidas en Andrómeda. M100

8 Tipos de galaxias Espiral galaxia con forma de disco con brazos de Espiral estrellas barrada y polvo que forman galaxias una semejantes espiral a las espirales pero con Elíptica una banda brillante de estrellas galaxias con y gas forma a lo Irregular largo elíptica de con su centro menos galaxias gas y polvo ni elípticas que las ni Peculiares espirales en y sin su disco forma, o con brazos galaxias gas y de polvo forma como distorsionada que no pertenecen a las ninguno espirales de los pero otros sin tipos, a menudo debido a la colisión brazos con otra definidos galaxia u objeto semejante

9 Incluso regiones aparentemente vacías del cielo, contienen miles de galaxias muy lejanas y de brillo muy débil Gran variedad en la morfología galáctica: Espirales Elípticas Irregulares El Campo Profundo del Huble: (algunas interaccionando) Exposición de 10-días de una región del cielo aparentemente vacia

10 Costelación de Formax Exposición de 11,3 días ( a ) Edad del Universo: 800 millones de al

11 Formas de las Galaxias: Espirales NGC 1201 NGC 2841 NGC 5236 Type S0 Type Sb NGC 2811 M 81 Espirales Clásicas Type Sa Type Sb NGC 1530 Type SBb Espirales Barradas NGC 488 M 74 Type Sab Type Sc Type SBc

12 Formas de las Galaxias : Elípticas/Irregulares M 87 Pequeña Nube de Magallanes Tipo E1 Galaxies Elípticas Galaxias Irregulares NGC 205 NGC 6822 Tipo E6

13 Clasificación Morfológica

14 Clasificación Morfológica Espirales Tamaño núcleo disminuye Brazos anchos y difuminados Brazos estrechos y definidos

15 Clasificación Morfológica Espirales Barradas Tamaño núcleo disminuye Brazos anchos y difuminados Brazos estrechos y definidos

16 Clasificación Morfológica Elípticas Más esféricas Más aplastadas

17 Gas y polvo en las Galaxias Las Espirales son ricas en gas y polvo Las Elípticas apenas contienen gas y polvo Galaxias con disco y protuberancia central, pero sin polvo ni brazos, son clasificadas como S0

18 Esquema de Clasificación de Hubble (1936) Tipos Iniciales Tipos Tardíos Casi vacías de gas y polvo; estrellas viejas, colores rojizos, poca o ninguna formación estelar. Ricas en gas y polvo; colores más azulados activas en formación estelar. Irregulares

19 Galaxias Irregulares A menudo: resultantes de colisiones/fusiones galácticas A menudo: Muy activas en formación estelar ( Starburst galaxies ) La galaxias Coocon NGC 4038/4039 Algunas: Pequeños ( Galaxias Enanas ) satélites de galaxias mayores (p.e., Nubes de Magallanes) Gran Nube de Magallanes

20 Quasars Quasi Estelar Radio Source Similares a estrellas Pero emitiendo más energía que varias galaxias a la vez!! Característica Espectral única: enormes desplazamientos al rojo Núcleos de galaxias activas extremadamente lejanas Enormes Distancias: 7, al

21 Quasars Quasi Estelar Radio Source Similares a estrellas Pero emitiendo más energía que varias galaxias a la vez!! Este objeto que parece una estrella, debe tener una luminosidad enorme. Su desplazamiento al rojo indica que se encuentra a 4000 millones de años luz!!

22 Quasars Quasi Estelar Radio Source Característica Espectral única: enormes desplazamientos al rojo PKS presenta un z =3,773 L α y L β deberían estar en el UV!!

23 Quasars Quasi Estelar Radio Source

24 De qué tipo es? La Via Láctea

25 La Via Láctea

26 La Via Láctea Espiral Spitzer 2005 Espiral Barrada SBbc

27 NGC_7331 La Via Láctea

28 La Via Láctea

29 La Via Láctea Población II Viejas y no metálicas Población I Jóvenes y metálicas

30 Población III? Spitzer/NASA

31 Galaxias Interactuando

32 Galaxias Interactuando NGC 4038/4039

33 Galaxias Interactuando Galaxia Cartwheel Principalmente en cúmulos ricos, las galaxias pueden colisionar e interactuar. Colisiones Galácticas pueden producir Galaxias anillo y NGC 4038/4039 Colas de marea y Brazos espirales (según algunas teorías). A menudo activando la formación estelar: Galaxias Starburst

34 Galaxias Interactuando La colisión de galaxias no implica la colisión de sus estrellas!

35 Galaxias Interactuando Dentro de 4000 millones de años...

36 Métodos de medida de la Distancia a) Método de las Cefeidas: Usando relación Periodo-Luminosidad para las variables Cefeidas b) Supernovas Tipo Ia Las Supernovas Tipo Ia tienen bien establecida su Luminosidad lntrínseca Comparamos con la magnitud aparente Encontramos su distancia Ambos son métodos Vela Estándar : Conocida la magnitud absoluta (luminosidad) comparamos con la magnitud aparente encontramos la distancia

37 Métodos de medida de la Distancia La Ley de Hubble E. Hubble (1913): Las galaxias distantes se alejan de la Vía Láctea, con una velocidad de recesión, v r, proporcional a su distancia d: v r = H 0 *d H 0 70 km/s/mpc es la Constante de Hubble. => Midiendo v r mediante efecto Doppler Obtenemos la distancia.

38 La Escala Extragaláctica de Distancias Muchas galaxias están típicamente a miles de millones de parsecs de nuestra galaxia. 1 parsec = UA = 3,26 años Luz = 31 billones de km Unidades clásicas de distancia: Mpc = Megaparsec = 1 millión parsec Gpc = Gigaparsec = 10 9 parsec A distancias de Mpc o incluso Gpc La luz que vemos abandonó la Galaxia hace millones o miles de millones de años!! Viaje en el tiempo de miles milliones de años

39 Las Galaxias más lejanas Las galaxias más lejanas observadas por el HST se nos muestran como eran cuando el Universo tenía solo mil millones de años.

40 Luminosidades y Tamaños Galácticos Los tamaños y luminosidades son muy diferentes: Desde pequeñas galaxias irregulares de baja luminosidad hasta gigantes Elípticas y Espirales, algo mayores que nuestra Vía Láctea

41 Curvas de Rotación de las Galaxias A partir del desplazamiento azul/ rojo de las líneas espectrales Se obtiene la velocidad de rotación Se mide la frecuencia de las líneas espectrales a lo largo de la Galaxia Dibujando la velocidad rotacional vs. Distancia desde el centro: Curva de Rotación

42 Curvas de Rotación de las Galaxias A partir del desplazamiento azul/ rojo de las líneas espectrales Se obtiene la velocidad de rotación Se mide la frecuencia de las líneas espectrales a lo largo de la Galaxia Dibujando la velocidad rotacional vs. Distancia desde el centro: Curva de Rotación Se obtiene la masa de la galaxia!

43 Masas y otras propiedades de las Galaxias

44 Masa oculta en las galaxias Esta imagen en rayos X de una galaxia elíptica muestra el gas caliente y rápido emitido por la galaxia. La masa visible de la galaxia es insuficiente para mantenerlo dentro de ella. (El círculo oscuro muestra el tamaño de la galaxia cuando es fotografiada en luz visible.)

45 Masa oculta en las galaxias Tenemos un Problema: Este gas emite rayos-x, lo que significa que está muy caliente. El gas a alta T se mueve a altas velocidades- esto se ha medido y confirmado La velocidad del gas supera a la de escape de la galaxia, si calculamos la masa de la galaxia sumando todas las masas que vemos en todas las longitudes de onda Entonces, Por qué no ha escapado? Debe haber más masa de la que podemos ver!

46 Masa oculta en las galaxias Curva de rotación Gráfico velocidad/distancia de un objeto

47 Masa oculta en las galaxias El gas caliente y las curvas de rotación muestran que: El gas y los objetos se mueven a velocidades mayores que aquellas asociadas al efecto gravitacional de la masa visible de la galaxia. A partir de estas observaciones se deduce que la cantidad de masa visible supone sólo un 10 % de la masa total de la galaxia.

48 Candidatos para la masa oculta Gas hidrógeno Muy abundante, pero no detectado. MACHOs (Massive Compact Halo Objects) Ej. agujeros negros, estrellas de neutrones, enanas marrones No hay suficientes WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles) Ej. partículas subatómicas exóticas El mejor candidato teóricamente, pero no observado todavía. Desviaciones de la Ley de Gravitación?

49 Condensación de una nube única y enorme. Unión de varias nubes de tamaño moderado. Unión de numerosas nubes pequeñas. La formación de galaxias, tres teorías:

50 Imagen de Hubble Los ladrilllos de las Galaxias Formas irregulares y color azulado, indicativo de una rápida formación estelar, apoyan la teoría de unión de múltiples nubes pequeñas..

51 Formación de Galaxias Elípticas

52 Formación de Galaxias Espirales Hoy, sólo un 5% son espirales, hace millones de años eran un 30%?

53 Cúmulos de Galaxias Las Galaxias no suelen aparecer aisladas, si no que forman grandes cúmulos de galaxias Cúmulos Ricos: 1,000 ó más galaxias, diámetro de 1-10 Mpc, alrededor de una gran galaxia central Cúmulos Pobres: Menos de 1,000 galaxias (a menudo sólo unas pocas), diámetro de unos pocos Mpc, generalmente sin condensación central. Mucho más numerosos

54 Cúmulo de Hércules

55 Cúmulo de Coma

56 Nuestro Cúmulo: El Grupo Local Vía Láctea Galaxia Andrómeda Pequeña Nube Magallanes Gran Nube Magallanes

57 Estructura a Gran Escala Supercúmulos = cúmulos de cúmulos de galaxias Nuestra Galaxia Los Supercúmulos aparecen alineados a lo largo de paredes y filamentos Enormes regiones del espacio completamente vacías: Vacios

58 Estructura a Gran Escala Imagen IR de 2MASS (Two-Micron All-Sky Survey) 1,6 millones de galaxias!