Sterrenstelsels 2005-2006

1. Sterrenstelsels 2005-2006 Docent: Paul Groot & Gijs Nelemans • Overzicht inhoud college • Studiewijzer • Colleges op maandag en donderdag • Hoorcollege + werkcollege opgaven • Galaxies in the Universe: An Introduction • Sparke & Gallagher (2000)

2. MelkwegstelselNGC1232

3. It is happening now! Very Large Telescope • Instrumentele ontwikkeling • Waarnemingen complete electromagnetische spectrum • Bepaling Hubble constante H0 = 72  3 km/s per Mpc • Oerknalmodel • - 3K achtergrondstraling • - Hubble expansie • - Kosmologische constante • Evolutie melkwegstelsels: botsingen • Zwaartekrachtslensen • Gamma-ray bursts Hubble Space Telescope

4. Hubble Deep Field

5. Vele onbeantwoorde vragen • Hoe worden melkwegstelsels gevormd, met name • ons eigen Melkwegstelsel, en hoe evolueren ze? • Wat zijn de bestanddelen en fysische eigenschappen • van een melkwegstelsel? • - Bevindt zich in de kern van ieder stelsel een enorm • zwart gat? • - Wat is de fysische aard van de donkere materie? • - Welk proces is verantwoordelijk voor de vorming • van (balk)spiralen? • - Hoe worden (de eerste) sterren gevormd? • Wat bepaalt het onderscheid tussen de verschillende • melkwegstelsels? • Hoe zit het met de structuur van het heelal op grote • schaal?

6. Ontwikkeling van het wereldbeeld • Melkweg: “galaksias” (Grieks) • “via lactae” (Latijn) • Ptolemaeus (87-150) Almagest • Renaissance: Heliocentrisch wereldbeeld • Copernicus (1473-1543) • Brahe (1546-1601) • Kepler (1571-1630) • Uitvinding telescoop 1608 (Van Lippershey) • Galilei (1564-1642) • - ontdekking manen van Jupiter • - melkweg bestaat uit duizenden • zwakke sterren

7. Ontwikkeling van het wereldbeeld (II) • Sterren zijn objecten als onze Zon • Huygens (1629-1695) • vergelijkt Sirius met de Zon: 28.000 maal • verder weg (1/20e van de echte waarde) • Sterren roteren onder zwaartekracht in enorm • afgeplat stelsel • Kant (1724-1804) Algemeine Naturgeschichte und • Theorie des Himmels • Nevels zijn “eiland universa”, net als ons Melkwegstelsel • Kant, Messier (1730-1817)

8. William Herschel (1738-1822) • Ontdekker Uranus • Parallax niet gemeten, wel geprobeerd • Meet apex beweging (~20 km/s) Bessel (1839): 61 Cyg  = 0.3” parallax

9. Stertellingen in ca. 130 velden in een vlak loodrecht • op de melkweg: • 80 eenheden naar polen • 450 eenheden in het vlak •  100 miljoen sterren • Zon * in centrum • afwijking (rechts) in • richting Scorpio (extinctie)

10. Jacobus Cornelis Kapteyn (1851-1922) • Opgave: herleid de sterdichtheid • als functie van de afstand uit de • verdeling van sterren over hun • schijnbare helderheid in een • bepaalde richting • Benodigd: intrinsieke helderheids- • verdeling van sterren • Lichtkrachtfunctie • Methode: statistische aanpak; de • gemiddelde eigenbeweging van sterren • neemt af met de afstand

11. Kapteyn (1922): Sterrenstelsel heeft straal van 3000 pc en een dikte van 1000 pc; de Zon bevindt zich op 650 pc van het centrum Shapley (1885-1972): Afstand tot centrum melkweg bedraagt 13.5 kpc in de richting van Sagittarius Verdeling van bolhopen

12. Edwin Hubble (1889-1953) • Grootste telescoop: 100 inch Mount Wilson • Ontdekt (1924) afzonderlijke sterren in Andromeda (M31) • en M33: Cepheiden  afstand 2 x 106 lichtjaar • Spectra van vele sterrenstelsels  roodverschuiving • - Melkwegstelsels bewegen van • elkaar weg • - v = H x r • Classificatie sterrenstelsels Edwin Hubble bij de 48 inch Telescoop op Mount Palomar

13. Lindblad (1895-1968) en Jan Oort (1900-1992) • Kapteyn: “sterstromen” • Lindblad en Oort (1927): • gevolg van differentiele rotatie • van ons Melkwegstelsel  • “plaatje” Melkwegstelsel Jan Oort Snelheden interstellair waterstof gas worden gemeten met nieuwe radio telescopen; hier de opening van de 25m telescoop in Dwingeloo door Koningin Juliana

14. Overzicht inhoud colleges • Sterren: de galactische bouwstenen • Structuur van het Melkwegstelsel • Melkwegstelsel als onderdeel Lokale Groep • Spiraalstelsels, elliptische stelsels, etc. • Bijzondere melkwegstelsels (AGN, quasar, etc.) • Grote-schaal structuur Orion LMC + SMC

15. Sterren: de galactische bouwstenen • Eigenschappen van sterren (L, T, R, M, …) • Bouw en evolutie van sterren • Sterrenhopen • Afstandsbepaling (parallax, Cepheiden) Open sterrenhoop: De Pleiaden

16. Ons Melkwegstelsel • Verschillende componenten: schijf, bulge, halo, bolhopen • Sterpopulaties • Lichtkracht- en massafunctie • Interstellaire medium en extinctie Bolhoop M3 M31

17. Melkwegstelsels in een expanderend heelal • Verschillende soorten melkwegstelsels • Expansie: wet van Hubble • 3K achtergrondstraling • Van oerknal tot nu • Simpele heelalmodellen Hubble classificatie schema Wet van Hubble

18. Galactische rotatie en Melkwegcentrum • Constanten van Oort • Rotatiecurve: donkere materie • Gas in schijf en buitengebieden Melkweg • Een zwart gat in het centrum van onze Melkweg

19. De banen van sterren • Beweging onder invloed van de zwaartekracht • Viriaaltheorema en viriaalmassa • Dynamische relaxatie • Spiraalstructuur • Snelheidsdispersie Viriaaltheorema:

20. De Lokale Groep • Satellieten van de Melkweg • Spiraalstelsels, dwergstelsels • Chemische evolutie • Vorming en toekomst Lokale Groep

21. Spiraalstelsels en S0 stelsels • Gasbeweging en massa • Tully-Fisher relatie • Spiraalarmen en bars • Bulges en kernen • Groepen • Botsingen en mergers

22. Elliptische stelsels • Fotometrie • Sterbewegingen • Fundamental plane • Donkere materie en zwarte gaten • Clusters Cen A

23. Abell 1689

24. Grote-schaal structuur • Clusters, walls, voids • The Great Attractor • Expansie homogeen heelal • Supernovae Type Ia, WMAP en de kosmologische constante

25. Actieve melkwegstelsels • AGN, Seyfert, radio stelsels • Synchrotron emissie • Starburst galaxies • Superluminal motion, jets • Zwarte gaten M87 Cartwheel

26. Quasar absorptie lijnen • Quasars • Damped Lyman alpha systems, Lyman alpha forest • Gamma-ray bursts