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
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
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
Característica distintiva de las S y S0 Disco estelar notable y extendido galaxias de disco
Esferoides - discos M B 18 (Avila-Reese 2006)
Esferoides - discos M B 18 (Avila-Reese 2006)
El disco Determinación de la inclinación ɛ: elipticidad (medida) cos 2 (i) = (1 ɛ)2 q 2 0 1 q 2 0 q 0 = 0.11 0.20: achatamiento intrínseco (Courteau, S. 1997, AJ, 114, 2402)
Perfil de brillo superficial NGC 7331 (Sb)
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
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
(Prieto et al. 2001, A&A 367, 405) Componentes estructurales Lentes
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
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
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
El disco I(r, z) = I(r) e z hz (h z 0.1 h r ) UGC 7321 (Sd) ( superdelgada ) NGC 55 (SBm)
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?
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?
El disco La ley de Freeman µ 0 22 mag arcsec 2 r 24 es máximo
El disco La ley de Freeman µ 0 22 mag arcsec 2 r 24 es máximo
(Bothun, Impey, Malin, 1987, AJ, 94, 23) Espirales LSB Malin 1
(Bothun, Impey, Malin, 1987, AJ, 94, 23) (Barth, 2007, AJ, 133, 1085) Espirales LSB Malin 1
Espirales LSB Malin 2
Espirales LSB
El bulbo Elipsoide; contenido estelar: población estelar vieja y de alta metalicidad NGC 3115 S0 M 104 Sa M 33 Sc SMC Im
El bulbo NGC 5054 (Sb) - NGC 1365 (SBbc)
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
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)
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)
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 0.7 0.9 0.4 0.8 Estrellas jóvenes pocas relativ. muchas Regiones HII pocas, pequeñas muchas, luminosas Gas poco mucho M(HI)/L B 0.05 0.1 0.25 > 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
Espectros ópticos (Kennicutt 1992) galaxia S0
Espectros ópticos (Kennicutt 1992) galaxia Sa
Espectros ópticos (Kennicutt 1992) galaxia Sb
Espectros ópticos (Kennicutt 1992) galaxia Sc
Espectros ópticos (Kennicutt 1992) galaxia Sm
Clasificación cinemática (Cappellari et al. 2011, MNRAS, 416, 1680)
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
Distribución de poblaciones estelares (del Río & Cepa, 2003, A&A, 400, 421) U V I B R B I NGC 157 (SABbc)
Distribución de poblaciones estelares (del Río & Cepa, 2003, A&A, 400, 421) U V I B R B I NGC 895 (Scd)
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.
Regiones de formación estelar Observaciones en ultravioleta lejano ultravioleta lejano (UIT) λ = 1521 Å óptico Scd Sc Sb
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)
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
Regiones de formación estelar Emisión Hα NGC 2903 (SBd) (Knapen et al., 2002, MNRAS, 337, 808)
Regiones de formación estelar Emisión Hα NGC 3982 (SABb) (Knapen et al., 2002, MNRAS, 337, 808)
Regiones de formación estelar Emisión Hα NGC 1300 (SBbc) (Knapen et al., 2002, MNRAS, 337, 808)
Regiones de formación estelar Emisión Hα NGC 4314 (SBa) (Knapen et al., 2002, MNRAS, 337, 808)
(Kennicutt & Kent 1983, AJ, 88, 1094) Relación Hα - tipo de Hubble
(Devereux & Young 1990, ApJ, 350, L25) Relación Hα - FIR
Espectros de fuentes térmicas y no térmicas
Síntesis de abertura
Hidrógeno neutro Distribución espacial
Hidrógeno neutro Distribución espacial NGC 891
Hidrógeno neutro Anillos polares
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
V r (R, i) = V sis + V (R) sen(i) cos(ψ) La curva de rotación
La curva de rotación Diagrama de araña V 2 H 4πG ρ H (r) = r 2 + σh 2
La curva de rotación Diagrama de araña V 2 H 4πG ρ H (r) = r 2 + σh 2 Diagrama de araña NGC 7331
La curva de rotación V (R) cte V (R) R es decreciente rotación diferencial NGC 7331
La curva de rotación MOdified Newton Dynamics (MOND) (Bottema et al. 2002, A&A 393, 453)
La relación Tully-Fisher
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
Tipos de espirales NGC 2903 (Sc) grand design Brazos bien definidos NGC 7793 (Sbc) flocculent Varios fragmentos de brazos
Espirales tipo grumoso (flocculent) Formación estelar estocástica autopropagada (SSPSF) (Gerola & Seiden 1978, ApJ, 223, 129)
Espirales tipo gran diseño (grand design) (Copyrighted, 1998 2006 by Nick Strobel)
Espirales tipo gran diseño (grand design) (Copyrighted, 1998 2006 by Nick Strobel)
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
Espiral cinemática
La onda espiral Qué es lo que mantiene la onda? fuerza interna debida a barra en rotación galaxia compañera
(Sellwood, J. A. 2011, MNRAS, 410, 1637) La onda espiral
Ondas de densidad
Ondas de densidad Resonancias de Lindblad
Ondas de densidad Gas - polvo
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Barras
Barras
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).