Astronomia i Astrof ísica

1. Astronomia i Astrofísica Galàxies 3. Dinàmica de Galàxies

2. 3. Dinàmica de Galàxies 3.1 Introdució • La dinàmica de galàxies es el estudi dels moviments dels diferents components de les galàxies (estrelles i gas) i del potencial dintre del qual es generan aquests moviments • La cinemàtica de les galàxies ve determinada per la funció de distribució en el espai de fases. En galàxies externes no es pot determinar i s’estudia la cinemàtica de les estrelles i del gas • En la gran majoria de galàxies no es poden resoldre estrelles individuals i tan sols es poden estudiar els moviments mitjos d’estrelles no resoltes

3. 3. Dinàmica de Galàxies 3.2 La mesura de la cinemàtica • Efecte Doppler => velocitat en la línia de visió: vlos • Quan un observa l’espectre de un punt de una galàxia,aquest es la suma dels espectres de les estrelles a la línia de visió al llarg de la galàxia. Ara bé, cada estrella té una vlos diferent i per tant l’espectre resultant té línies eixamplades

7. 3. Dinàmica de Galàxies 3.2 La mesura de la cinemàtica • Per fer un estudi quantitatiu dels desplaçaments i eixamplaments de les línies es defineix la distribució de velocitats en la línia de visió (LOSVD), F(vlos), de tal manera que la fracció d’estrelles que contribueixen a l’espectre que tenen velocitats en la línia de visió entre vlos i vlos + dvlos es F(vlos)dvlos • Si assumim que totes les estrelles tenen el mateix espectre S(u) llavors l’intensitat que rebem a una velocitat espectral u d’una estrella amb velocitat en la línia de visió vlos es S(u-vlos) i sumant sobre totes les estrelles • G(u) α ∫ dvlos F(vlos) S(u-vlos)

8. 3. Dinàmica de Galàxies 3.2 La mesura de la cinemàtica • En principi podem obtenir F(vlos): • F(k) α G(k)/S(k) • però en la pràctica no funciona bé • velocitat mitja • dispersió de velocitats

11. 3. Dinàmica de Galàxies 3.2 La mesura de la cinemàtica • Mètodes per obtenir: vlosσlos • Mètode d’ajust directe: assumir que la distribució es gaussiana • Mètode del cocients de Fourier: assumir que la distribució es gaussiana • Mètode de Correlació creuada CCF(vlos) = ∫du G(u) S (u-vlos)

13. 3. Dinàmica de Galàxies 3.2 La mesura de la cinemàtica • Anàlisi de perfil de línies • Suavitzar l’espectre observat amb un filtre òptim per reduir el soroll • Funcions de correlació • Moments de la LOSVD • Series truncades de Gauss-Hermite • Descomposició no resolta de Gauss • Diagrama de velocitat-posició (PV)

16. 3. Dinàmica de Galàxies 3.3 Cinemàtica de galaxies el·líptiques • En general la distribució de velocitat de les estrelles es molt semblant a una Gaussiana • Distribucions simètriques respecte al semieixos fotomètrics • En primera approximacio l’aplatament de les el·líptiques es degut a la rotació, pero la rotació es més petita que la necessaria per l’aplatament • A vegades presenten centres diferenciat cinemàticament (KDC) • Forats negres centrals

20. 3. Dinàmica de Galàxies 3.4 Cinemàtica de galàxies espirals • La distribució de velocitats de les estrelles es complicada degut a l’existencia de dos components: bulb i disc i a que ambdues components son difícils de separar • Bulb: • semblant a galàxies el·líptiques en que la component principal es la σ • l’aplatament sembla degut a la rotació • Disc: • component rotacional domina (vlos > σlos) amb poc moviment aleatori • es defineix una velocitat radial màxima (la velocitat circular terminal depen de l’angle d’inclinació: vc = vlos /sin i) _

22. 3. Dinàmica de Galàxies 3.4 Cinemàtica del gas • La distribució de velocitats del gas es pot traçar fins a radis més grans • Es pot estudiar el gas ionitzat (òptic), el gas neutre (ràdio) i el gas molecular (ràdio) • HI measurements (línia de 21cm: estructura hiperfina del hidrògen) • cinemàtica resolta • cinemàtica no resolta

29. 3. Dinàmica de Galàxies 3.5 Estimacions de massa • L’aplicació del teorema del virial permet l’obtenció de la massa d’una galàxia a partir de les dades cinemàtiques • el·líptiques • espirals • relació M/L • matèria fosca

30. NGC 3198