Astronomía Extragaláctica

Transcripción

1 Astronomía Extragaláctica Cap. 4: Galaxias espirales y lenticulares Profesor: Sergio A. Cellone Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas Universidad Nacional de La Plata, Argentina curso 2015

2 Cap. 4: Galaxias espirales y lenticulares 1 Distribución de brillo superficial 2 La secuencia de las galaxias de disco 3 Distribución de poblaciones estelares 4 El gas 5 Cinemática - dinámica 6 La estructura espiral 7 Barras

3 Cap. 4: Galaxias espirales y lenticulares 1 Distribución de brillo superficial 2 La secuencia de las galaxias de disco 3 Distribución de poblaciones estelares 4 El gas 5 Cinemática - dinámica 6 La estructura espiral 7 Barras

4 Característica distintiva de las S y S0 Disco estelar notable y extendido galaxias de disco

5 Esferoides - discos M B 18 (Avila-Reese 2006)

6 Esferoides - discos M B 18 (Avila-Reese 2006)

7 El disco Determinación de la inclinación ɛ: elipticidad (medida) cos 2 (i) = (1 ɛ)2 q q 2 0 q 0 = : achatamiento intrínseco (Courteau, S. 1997, AJ, 114, 2402)

8 Perfil de brillo superficial NGC 7331 (Sb)

9 Perfil de brillo superficial banda I µ(r = 0) 15 mag arcsec 2 µ(r = 300 ) 25 mag arcsec 2 µ cielo 19.9 mag arcsec 2 I(r = 0) 100 I cielo I(r = 300 ) 0.01 I cielo

10 Perfil de brillo superficial banda I µ(r = 0) 15 mag arcsec 2 µ(r = 300 ) 25 mag arcsec 2 µ cielo 19.9 mag arcsec 2 I(r = 0) 100 I cielo I(r = 300 ) 0.01 I cielo

11 (Prieto et al. 2001, A&A 367, 405) Componentes estructurales Lentes

12 Componentes estructurales Lentes, barras elíptica y planas, anillos ( ) ] r 2 I lens (r) = I 0,lens [1 r 0,lens (r r 0,lens ). ( ) x 2 ( ) y 2 I bar (x, y) = I 0,bar 1, (1) a bar b bar I bar (r) = I 0,bar, 1 + e r α β ( r r0,ring ) 2. I ring (r) = I 0,ring e 1 2 σ

13 Componentes estructurales Lentes, barras elíptica y planas, anillos ( ) ] r 2 I lens (r) = I 0,lens [1 r 0,lens (r r 0,lens ). ( ) x 2 ( ) y 2 I bar (x, y) = I 0,bar 1, (1) a bar b bar I bar (r) = I 0,bar, 1 + e r α β ( r r0,ring ) 2. I ring (r) = I 0,ring e 1 2 σ

14 Componentes estructurales Lentes, barras elíptica y planas, anillos ( ) ] r 2 I lens (r) = I 0,lens [1 r 0,lens (r r 0,lens ). ( ) x 2 ( ) y 2 I bar (x, y) = I 0,bar 1, (1) a bar b bar I bar (r) = I 0,bar, 1 + e r α β ( r r0,ring ) 2. I ring (r) = I 0,ring e 1 2 σ

15 El disco I(r, z) = I(r) e z hz (h z 0.1 h r ) UGC 7321 (Sd) ( superdelgada ) NGC 55 (SBm)

16 El disco La ley de Freeman (Freeman, 1970, ApJ, 160, 811) µ 0 (B) 21.7 mag arcsec 2 para 28/36 galaxias S (RC) Astrofísica o efecto de selección?

17 El disco La ley de Freeman (Freeman, 1970, ApJ, 160, 811) µ 0 (B) 21.7 mag arcsec 2 para 28/36 galaxias S (RC) Astrofísica o efecto de selección?

18 El disco La ley de Freeman µ 0 22 mag arcsec 2 r 24 es máximo

19 El disco La ley de Freeman µ 0 22 mag arcsec 2 r 24 es máximo

20 (Bothun, Impey, Malin, 1987, AJ, 94, 23) Espirales LSB Malin 1

21 (Bothun, Impey, Malin, 1987, AJ, 94, 23) (Barth, 2007, AJ, 133, 1085) Espirales LSB Malin 1

22 Espirales LSB Malin 2

23 Espirales LSB

24 El bulbo Elipsoide; contenido estelar: población estelar vieja y de alta metalicidad NGC 3115 S0 M 104 Sa M 33 Sc SMC Im

25 El bulbo NGC 5054 (Sb) - NGC 1365 (SBbc)

26 Cap. 4: Galaxias espirales y lenticulares 1 Distribución de brillo superficial 2 La secuencia de las galaxias de disco 3 Distribución de poblaciones estelares 4 El gas 5 Cinemática - dinámica 6 La estructura espiral 7 Barras

27 La relación bulbo - disco a lo largo de la secuencia de Hubble: decrece la fracción B D aumenta la s.f.r. (en el disco)

28 La relación bulbo - disco a lo largo de la secuencia de Hubble: decrece la fracción B D aumenta la s.f.r. (en el disco)

29 La secuencia de galaxias de disco Caracterísica S0 Sa Sd Sm Brazos espirales o apretados abiertos Color TE rojo: G tardía azul: F tardía B V Estrellas jóvenes pocas relativ. muchas Regiones HII pocas, pequeñas muchas, luminosas Gas poco mucho M(HI)/L B > 1 L B (1 4)10 10 L (< 0.1 2)10 10 L I 0 alto bajo M(< R) (0.5 3)10 11 M (< 0.2 1)10 11 M dv (R) dv (R) Rotación R alta R baja B/D alta baja

30 Espectros ópticos (Kennicutt 1992) galaxia S0

31 Espectros ópticos (Kennicutt 1992) galaxia Sa

32 Espectros ópticos (Kennicutt 1992) galaxia Sb

33 Espectros ópticos (Kennicutt 1992) galaxia Sc

34 Espectros ópticos (Kennicutt 1992) galaxia Sm

35 Clasificación cinemática (Cappellari et al. 2011, MNRAS, 416, 1680)

36 Cap. 4: Galaxias espirales y lenticulares 1 Distribución de brillo superficial 2 La secuencia de las galaxias de disco 3 Distribución de poblaciones estelares 4 El gas 5 Cinemática - dinámica 6 La estructura espiral 7 Barras

37 Distribución de poblaciones estelares (del Río & Cepa, 2003, A&A, 400, 421) U V I B R B I NGC 157 (SABbc)

38 Distribución de poblaciones estelares (del Río & Cepa, 2003, A&A, 400, 421) U V I B R B I NGC 895 (Scd)

39 Distribución de poblaciones estelares Región central de M 100 (NGC 4321) en óptico (HST, izq.) en banda K (2.2 µm) (centro) y en H α (der.) + contornos K.

40 Regiones de formación estelar Observaciones en ultravioleta lejano ultravioleta lejano (UIT) λ = 1521 Å óptico Scd Sc Sb

41 Regiones de formación estelar Observaciones en ultravioleta lejano M 94 (Sab) FUV (UIT) λ = 1521 Å NUV (HST) λ = 2300 Å (Waller et al. 2001, AJ, 121, 1395)

42 Cap. 4: Galaxias espirales y lenticulares 1 Distribución de brillo superficial 2 La secuencia de las galaxias de disco 3 Distribución de poblaciones estelares 4 El gas 5 Cinemática - dinámica 6 La estructura espiral 7 Barras

43 Regiones de formación estelar Emisión Hα NGC 2903 (SBd) (Knapen et al., 2002, MNRAS, 337, 808)

44 Regiones de formación estelar Emisión Hα NGC 3982 (SABb) (Knapen et al., 2002, MNRAS, 337, 808)

45 Regiones de formación estelar Emisión Hα NGC 1300 (SBbc) (Knapen et al., 2002, MNRAS, 337, 808)

46 Regiones de formación estelar Emisión Hα NGC 4314 (SBa) (Knapen et al., 2002, MNRAS, 337, 808)

47 (Kennicutt & Kent 1983, AJ, 88, 1094) Relación Hα - tipo de Hubble

48 (Devereux & Young 1990, ApJ, 350, L25) Relación Hα - FIR

49 Espectros de fuentes térmicas y no térmicas

50 Síntesis de abertura

51 Hidrógeno neutro Distribución espacial

52 Hidrógeno neutro Distribución espacial NGC 891

53 Hidrógeno neutro Anillos polares

54 Cap. 4: Galaxias espirales y lenticulares 1 Distribución de brillo superficial 2 La secuencia de las galaxias de disco 3 Distribución de poblaciones estelares 4 El gas 5 Cinemática - dinámica 6 La estructura espiral 7 Barras

55 V r (R, i) = V sis + V (R) sen(i) cos(ψ) La curva de rotación

56 La curva de rotación Diagrama de araña V 2 H 4πG ρ H (r) = r 2 + σh 2

57 La curva de rotación Diagrama de araña V 2 H 4πG ρ H (r) = r 2 + σh 2 Diagrama de araña NGC 7331

58 La curva de rotación V (R) cte V (R) R es decreciente rotación diferencial NGC 7331

59 La curva de rotación MOdified Newton Dynamics (MOND) (Bottema et al. 2002, A&A 393, 453)

60 La relación Tully-Fisher

61 Cap. 4: Galaxias espirales y lenticulares 1 Distribución de brillo superficial 2 La secuencia de las galaxias de disco 3 Distribución de poblaciones estelares 4 El gas 5 Cinemática - dinámica 6 La estructura espiral 7 Barras

62 Tipos de espirales NGC 2903 (Sc) grand design Brazos bien definidos NGC 7793 (Sbc) flocculent Varios fragmentos de brazos

63 Espirales tipo grumoso (flocculent) Formación estelar estocástica autopropagada (SSPSF) (Gerola & Seiden 1978, ApJ, 223, 129)

64 Espirales tipo gran diseño (grand design) (Copyrighted, by Nick Strobel)

65 Espirales tipo gran diseño (grand design) (Copyrighted, by Nick Strobel)

66 Espirales tipo grand design cos {m [φ + f (R, t)]} = 1 1 tan i = R φ R = R f R i (pitch angle) Sa: i 5 Sc: 10 < i < 30

67 Espiral cinemática

68 La onda espiral Qué es lo que mantiene la onda? fuerza interna debida a barra en rotación galaxia compañera

69 (Sellwood, J. A. 2011, MNRAS, 410, 1637) La onda espiral

70 Ondas de densidad

71 Ondas de densidad Resonancias de Lindblad

72 Ondas de densidad Gas - polvo

73 Cap. 4: Galaxias espirales y lenticulares 1 Distribución de brillo superficial 2 La secuencia de las galaxias de disco 3 Distribución de poblaciones estelares 4 El gas 5 Cinemática - dinámica 6 La estructura espiral 7 Barras

74 Barras

75 Barras

76 Bibliografía del capítulo: Galaxies in the Universe: An Introduction, Linda S. Sparke & John S. Gallagher III (Cambridge University Press, 2nd. Edition, 2000). Galactic Astronomy, J. Binney & M. Merrifield (Princeton University Press, 1998).