Galaxien - die Hubble-Klassifikation - Max Camenzind Senioren-Universität Würzburg
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Galaxien –
die Hubble-
Klassifikation
Max Camenzind
Senioren-Universität
Würzburg 15-12-09
Zusammen- Komponenten der Galaxis
fassung:
• Bulge
Halo aus
• Nukleus Dunkler Materie
• Scheibe
• Halo 150 Kugel-
(Sterne, sternhaufen
Kugelstern
-haufen &
Dunkle p c
0 k
Materie) ~ 8
Masse M(
Übersicht: Galaxien 2. Teil • Zusammenfassung: Milchstraße • Das Schwarze Loch im Galaktischen Zentrum: Sag A*, Sternbewegungen, 15 Jahre genaue Messungen • Andromeda – unsere Schwester-Galaxie • Wir sind Teil des Virgohaufens • Hubble Klassifikation der Galaxien • Galaxienzentren beherbergen Schwarze Löcher • Galaxien mit aktiven Kernen: Quasare …
Was
Was ist
ist ein
ein “Nebel”?
“Nebel”?
• Ein Nebel ist eine Wolke
• Besteht aus Gas und Staub
– Mit Sternen im Innern (Orion-Nebel)
• Die meisten befinden sich in der Galaxis
• Verschiedene Typen von Nebeln
(Molekülwolken, Supernova-Überreste,
planetarische Nebel)
Orion image at http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2006/01/image/a/results/50/
ESO Paranal VISTA Teleskop Am Paranal-Observatorium der ESO hat 2009 ein neues Teleskop namens VISTA die Arbeit aufgenommen. Jetzt wurden die ersten mit VISTA erstellten Bilder veröffentlicht. VISTA ist ein Durchmusterungsteleskop, das im Infrarotwellenbereich arbeitet, und das größte auf Durchmusterungen spezialisierte Teleskop der Welt. Sein großer Spiegel (4,1 m), sein großes Blickfeld und seine empfindlichen Detektoren sollen gänzlich neue Blicke auf den Südhimmel erlauben. Spektakuläre Bilder des Flammennebels, der Zentralregion der Milchstraße und des Fornax- Galaxienhaufens zeigen, dass das Teleskop exzellent funktioniert.
ESO/VISTA 2009 in Betrieb
ESO Paranal VISTA Teleskop 2 VISTA ist der jüngste Neuzugang am Paranal- Observatorium der ESA in der nordchilenischen Atacama-Wüste. Das Teleskop ist auf einem Berggipfel in direkter Nachbarschaft des Very Large Telescope (VLT) der ESO stationiert und profitiert von den gleichen exzellenten Beobachtungs-bedingungen wie das VLT. Der Hauptspiegel von VISTA hat einen Durchmesser von 4,1 Metern, und ist der am stärksten gekrümmte jemals hergestellte Spiegel dieser Größe und Qualität. Herstellung und Polierverfahren stellten höchste technische Ansprüche – dafür weicht der Spiegel nun lediglich um weniger als einige Tausendstel der Dicke eines menschlichen Haares von seiner Idealform ab.
Aktuell … Messier 42
Der Flammen-Nebel IR
ESO/VISTA 2009
Offene
Offene Sternhaufen
Sternhaufen
• Einige 100 bis
zu Tausenden
von Sternen.
• Junge Sterne!
Nur einige
Mio. Jahre alt.
• Sind meistens
noch umgeben
vom Nebel, aus
dem sie sich
gebildet haben.
• Befinden sich
in den Spiral-
armen.
• Beispiel:
Plejaden
Image at http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/star%20cluster/open/2004/20/image/a/results/50/
Weitere offene Sternhaufen Image from http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/star%20cluster/open/2006/17/image/a/results/50/
Kugelsternhaufen
Kugelsternhaufen
• Typischerweise 100.000 – 1 Mio.
Sterne, auf einer Skala von 10 – 50
Lichtjahren.
• alt! 6 to 13 Mia. Jahre.
• Viele Sterne sind Rote Riesen.
• Typischerweise sehr dicht
gepacktes Zentrum (sog. Core).
• Sind Objekte des Halos und
umgeben die Scheibe.
Image at
http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/star%20cluster/globular/1999/26/image/a/results/50/Überreste von Explosionen
Supernova Überrest
(klein, wenig Gas)
Krebsnebel
Neutronenstern
Radiopulsar
Image at http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/nebula/supernova-remnant/2005/37/results/50/SNR 1006
Chandra
Thermi-
scher
NeutronensternTychos Supernova von 1572 430 Jahre später (Calar Alto)
Cas A / Chandra Thermi- scher Neutronen- stern
Das Galaktische
Zentrum
Optisch
hinter Staub
verdeckt –
DunkelwolkenDas Galaktische Zentrum IR Bild aus 2MASS (2 Micron All Sky Survey)
Das Galaktische Zentrum
G a la k tis c hes Z entrum I nfra R o t S ternha ufen
Bewegung der Sterne über 15 Jahre Stern SO-2 P = 15,56 a Masse = 4,3 Mio MS (Gillessen 2009) Stern SO-16 stark ellipt. bis auf 90 AE ans SL 1“ = 0,12 Lichtjahr
Sternbahnen
im
Galaktischen
Zentrum
Elliptische
Orbits um
das Schwarze Loch,
in Projektion
gesehen
(Kepler Problem)Bahn-
Elemente
von S2
NTT/VLT
Keck
M = 4,3 Mio. MS
R0 = 8,3 kpc
Gillessen et al. 2009Kepler Orbit und Masse des SL
Keplers Gesetze
beschreiben
Punktteilchen,
die einander
umkreisen - Im
Gegensatz zu
ausgedehnten
Massen-
verteilungen
M = 4 π2 a3 /G τ2Kepler Orbit und Masse des SL
Der “Galaxien-Zoo”
und die Hubble-Klassifikation
Daniel Thomas - Mapping the skyAndromeda Messier 31
Andromeda Messier 31 Im Infraroten
Andromeda und ihre Begleiter
Chapter Twenty-SixSternströme aufgelöste Begleiter
Sternströme aufgelöste Begleiter
Lokale Gruppe: ~ 30 Galaxien 2 dominante Spiralen + viele Zwerg-Galaxien
NGC 7771
Galaxien-Gruppe
Distanz: 200 Mio. LjahreNGC 253 in Skulptor Gruppe Distanz: 10 Mio. Ljahre
NGC 7331 ähnlich zur Milchstraße nicht im Messier Katalog
Virgo Haufen Abstand: 16 Mpc Wir sind Teil des Virgo-Haufens
Messier 87 Abstand: 16 Mpc
M86
M84
NGC4388 Virgo HaufenFornax Haufen Abstand: 18,5 Mpc 5 Grad am Himmel
Fornax A Abstand: 18 Mpc HST Aufnahme
Galaxien Gallerie / Zolt Frei (Princeton)
Die Hubble-Sequenz • 1923 entdeckt Hubble (1889-1953), dass der „Spiralnebel“ Andromeda nicht zu unserer Galaxis gehört und eine eigene Galaxie bildet (durch Vermessen von Cepheiden). • Um die neu entdeckten Objekte klassifizieren zu können entwickelt Hubble 1926 die bis heute bekannte „Hubble-Sequenz“ .
Hubble Klassifikation 1929
Die Hubble Sequenz
• Prinzipiell 3 große Kategorien:
– Elliptische Galaxien rotationssymmetrischer
Gestalt E0 – E7
• E0 – kreis rund; E7 – stark elliptisch
– Spiralgalaxien mit symmetrischen Spiralarmen
• werden weiter unterschieden in: Sa, Sb, Sc, Sm mit
zentraler Verdichtung; SBa, SBb, SBc, SBm mit
Balken („barred“)
– Irreguläre Galaxien Irr ohne SymmetrienSpiral-Galaxien (S) • Spiralarme sind aktive Sternbildungsgebiete (deshalb blau); • Sterne in spiralarmen sind meistens Metallreich (sog. Population I Sterne); • Typ S wird nochmals unterteilt je nach Öffnung der Spiralarme und der Größe des Bulges: Sa, Sb, Sc – Sa: breite Arme, relativ grossen Bulge – Sc: enge Arme, relativ kleiner Bulge – Sb: intermediär
Messier 101 Scd
„Grand Design“ Sc Spirale 2 Spiralarme HST Aufnahme
Seitensicht Scheibengalaxie -Arme nicht sichtbar nur in Staubabsorption
Balken-Spiralen (SB) • Ein Balkenartiges Gebilde, das durch den Nukleus läuft. • Spiralarme beginnen am Ende des Balkens und erstrecken sich nich bis in den Kernbereich. • Unterklassen: SBa, SBb, SBc (wie bei S Galaxien)
NGC 1300 SBbc HST Aufnahme
Elliptische Galaxien (E) • Elliptische Form, keine Spiralarme; • Enthalten wenig Gas und Staub; • Bestehen aus alten, roten und metallarmer Population II Sternen. • Unterklassen: E1, E2…E7 (basiert auf Abplattung) – E1: rund – E7: flach
Spektrum einer E Galaxie
dominiert durch späte Typen
kein UV
keine
A, B, O Sterne
TiO Banden
M ZwergeNGC 5866 S0 / Spindelgalaxie
Sombrero M101 / S0 - Sa HST Aufnahme
Staub Sterne
Irreguläre Galaxien (Ir)
• Irreguläre Galaxien haben unklare, asymmetrische Formen.
• Sie enthalten sehr viel Gas und Staub.
Sie erscheinen oft als Begleiter von andern Galaxien.Irreguläre
Galaxien
-
Antennen
Galaxien
-
kollidie-
rende
Galaxien
HST AufnahmeMultiwavelength Beobachtungen
Wagenrad-Galaxie HST Aufnahme
NGC 55 irreguläre Galaxie Distanz: 6 Mio. Ljahre
Sehr viele Zwerg-Galaxien • Geringe Leuchtkraft: 106 – 109 L • Geringe Masse: 107 – 1010 M • Geringe Ausdehnung, ~ einige kpc • Geringe Flächenhelligkeit schwierig zu beobachten! • Sind in der Anzahl jedoch vollständig dominant!
Zwerg-
Galaxien
treten als
Begleiter auf
M31: Sb
M32 (cE): kompakte
Ellipse
NGC205 (dE)HUDF - IR Galaxien im frühen Kosmos HST Aufnahme
100 Milliarden Schwarze Löcher
in Galaxienzentren
• Jede Galaxie beherbergt ein Schwarzes Loch
in ihrem Zentrum ~ 0,2% der Bulge-Masse.
• Unsere Milchstraße: speziell
4,3 Mio Sonnenmassen
• Andromeda: 140 Mio. Sonnenmassen
• Messier 32: 2,5 Mio. Sonnenmassen
• Messier 87: 3-6 Mia. Sonnenmassen
• Quasare: weit entfernte aktive Galaxien
100 Mio. – 10 Mia. SonnenmassenS o m brero und da s S L
1 M ia . S o nnenm a s s en
In ~ 50 benachbarten Galaxien Massen der SL vermessen,
jedoch nicht den Spin aM86 (E)
2 Mia Sonnen M84 (E)
300 Mio Sonnen
Virgo-Haufen
(CFHT)
In jeder dieser
Galaxien ein SL!Galaxien mit aktiven Kernen • Seyfert Galaxien (S) • Quasare (E) • Radiogalaxien (E) • Blazare (E)
Der AGN ZOO
Seyferts
Blazare
QSOs Quasare
RadiogalaxienWir halten fest: • Zentrum der Milchstraße beherbergt ein Schwarzes Loch mit 4 Mio. Sonnenmassen. • Struktur der Milchstraße ist heute sehr gut bekannt: 200 Mia. Sterne, Gas und Staub • Milchstraße ist normale Scheibengalaxie, eingebettet in Halo Dunkler Materie. • Galaxien können morphologisch eindeutig klassifiziert werden Hubble Klassifikation • Jede Galaxie enthält ein supermassereiches Schwarzes Loch im Zentrum.
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