Highlights der Astronomie. APOD vom : NGC 346 in der Small Magellanic Cloud Die Magellanschen Wolken und andere Zwerggalaxien

Transkript

1 Highlights der Astronomie APOD vom : NGC 346 in der Small Magellanic Cloud Die Magellanschen Wolken und andere Zwerggalaxien

2 Was sehen wir? Gaswolke (blau?) dunkle Staubstreifen viele Sterne innerhalb der Wolke Sterngruppen hellere Vordergrund sterne ansonsten dicht stehende Sternfelder vermutlich extra galaktisch, aber nicht zu fern Stern und Gaswolke in einer der Magellanschen Wolken

3 NGC 346 ist eigentlich der Sternhaufen im Zentrum der Nebel ist ähnlich wie der um die Plejaden ein Reflexionsnebel dabei wird das Licht an kleinen Staubteilchen gestreut, wobei diese den Blauanteil besser reflektieren als den Rotanteil (Effekt wie blauer Himmel) Größe: etwa 200 Lichtjahre da Entfernung etwa 200,000 LJ, ist die Winkelausdehnung also etwa 10 Bogenminuten

4 NGC 346 ein Sternentstehungsgebiet wie so oft, wenn man Staub und Gaswolken hat, handelt es sich um ein Sternentstehungsgebiet die Sterne des Sternhaufens sind jung, heiß (einige 10,000 K), massereich (> 10 M ) die Lebenszeit solcher Sterne beträgt nur einige Millionen Jahre die Sternentstehungszeit aus einer so großen Wolke ist aber auch etwa solange daher können die massereichsten Sterne schon am Ende ihres Lebens angekommen sein, während andere noch im Entstehen sind einige davon sind vielleicht sogar schon als Supernvoae (Typ II) explodiert

5 Röntgenemission von NGC 346 CHANDRA Aufnahme von NGC 346 Emission aus herzförmigem Gebiet im Röntgen Licht Temperatur des emittierenden Gases etwa K etwa 100 LJ groß es handelt sich vermutlich um den Überrest einer Supernova, die vor einigen tausend Jahren explodierte der Vorläuferstern könnte ein Begleiter der kleineren stellaren Röntgenquelle gewesen sein dabei handelt es sich um HD5980, ein massereicher veränderlicher Überriese (s. Carinae)

6 Henry Draper Catalogue HD steht für Henry Draper Catalogue veröffentlicht von Annie J. Cannon und Edward C. Pickering zwischen 1918 und 1924 aus Archiven des Harvard Observatoriums aus photographischen Aufnahmen 225,300 Sterne in neun Bänden Spektren und Spektral Klassifizierung OBAFG... bis etwa 8. Größenklasse Name nach H. Draper, dessen Witwe das Geld für das Projekt zur Verfügung stellte

7 Röntgenemission um HD5980 im Optischen auch viele Quellen, aber nur die hellste (HD5980) stimmt mit Röntgen quelle überein ganzes Feld im Röntgen: 75 Punktquellen außer der zentralen Seitenlänge 3 arcmin im Infraroten auch wieder Sterne zu sehen

8 Baby Sterne HST hat mit der Advanced Camera angeblich auch 2500 Sterne entdeckt, die sich noch vor der Hauptreihe befinden, also das zentrale Wasserstoffbrennen noch nicht 4.7 arcmin gestartet haben* insgesamt in NGC 346 ca. 70,000 Sterne in drei Generationen: einer 4.5 Milliarden Jahre alten einer 5 Millionen Jahre alten eine soeben in der Entstehung befindlichen (*unbekannt, welche Methode; auch keine weiteren Daten)

9 Die Kleine Magellansche Wolke Nebel im Sternbild Tucanae (Südhimmel) Ausdehnung etwa 280 x 160 arcmin (entspricht 5300 LJ) Entfernung 210,000 LJ (Entfernungsmodul 18.1) Typ: irregulärer Zwerg (dirr)

10 Kleine Magellansche Wolke auf der Sternkarte, Position von NGC 346 innerhalb der SMc mit dem Kugelsternhaufen 47 Tucanae

11 SMC in diversen Wellenlängen im nahen IR viele junge Sterne im Sichtbaren im Ultravioletten im fernen Infrarot

12 die Große Magellansche Wolke Typ: Irregulär (Irr) Entfernung 179,000 LJ oder 18.5 mag Größe: 650 x 550 arcmin oder LJ Masse: 1010 M helles Objekt links oberhalb ist der Tarantel Nebel bzw. 30 Doradus, wo auch SN1987A explodierte

13 Die Magellanschen Wolken... haben etwa ½ bzw. ¼ der Metallhäufigkeit der Milchstraßenscheibe besitzen für Zwerggalaxien viel Gas, daher viel Sternentstehung haben eigene Kugelsternhaufensysteme: SMC: Alter von 1 bis 13 GJ LMC: einige sehr alte bei 13 GJ, einige relativ junge (weniger als 3 GJ), nur einen im dazwischen liegenden Altersbereich Erklärung? gravitative Wechselwirkung mit Milchstraße und SMC

14 Der Magellansche Strom da sich die Magellanschen Wolken im Gezeitenfeld der Milchstraße befinden, werden bei großer Annäherung Sterne aus ihnen gerissen, die dann der Bahn folgen, aber nicht mehr zu den beiden Galaxien gehören

15 Simulation des Magellanschen Stroms (Connors, Kawata, Maddison & Gibson, 2004)

16 Zwerggalaxien normale Galaxien Masse M absolute Helligkeit MV = 10 bis 20 MB = 10 bis 20 Geschindigkeitsdispersion bei 10 km/s in Galaxien Haufen ist die Gesamtmasse vergleichbar mit der in normalen Galaxien Typen: de bzw. dsph dirr Masse M (oder auch darüber) absolute Helligkeit etwa MV = 18 und heller Geschindigkeitsdispersion bei 100 km/s Typen: elliptische Spiralgalaxien (irreguläre)

17 Vergleiche

18 de Beispiel: NGC 205 (M110), Begleiter von M31 MV = 16.3

19 dirr Beispiel: NGC 1705 eine Starburst Galaxie 17 Mill. LJ entfernt; Starburst, der nur wenige Mill. Jahre alt ist

20 nahe Zwerggalaxien einige Zwerggalaxien sind der Milchstraße so nahe, dass sie lange unentdeckt blieben werden gefunden durch erhöhte Sterndichte kinematische Eigenschaften im Geschwindigkeitsraum befinden sich im Gezeitenfeld der Milchstraße und werden daher schnell zerrissen Beispiele: Sagittarius zwerg elliptische Galaxie* Fornax zwerg sphäroide Galaxie Ursa Minor Zwerggalaxie * es gibt auch noch eine Sagittarius dirr!

21 Sagittarius Zwerg Elliptische (Sgr de) auch dwarf spheroidal (dsph) liegt hinter dem galaktischen Zentrum wurde 1994 entdeckt durch höheresterndichte beim Blick in Richtung Sagittarius 190x490 arcmin, 80,000 LJ entfernt Masse 1/1000 der Milchstraße wird in nächsten 100 Millionen J. Scheibe durchfliegen hat bereits Teil ihrer Sterne und ihres Gases verloren (tidal stream) obwohl Perigalactica erlebt, immer noch weitgehend intakt. Wieso?

22 Entdeckung von Sgr de erhöhte Sterndichte, unterhalb der Scheibe Gruppe von Sternen mit deutlich erhöhter Geschwindigkeit

23 Fornax dsph 450,000 LJ entfernt M Masse 1938 entdeckt 4 helle Kugelstern haufen (NGC 1079 der bekannteste) dsph sind für gewöhnlich alt (10 GJ) dagegen haben dirr wohl meist andauernde Sternentstehung

24 Sternpopulationen in Fornax dsph man kann die Einzelsterne noch auflösen und somit ein CMD untersuchen Ergebnis für Fornax: alte Population (10 GJ oder mehr) junge Population (200 MJ) Wechselwirkung mit Milchstraße? 2 Arten von Roten Riesen (rot) ergeben Gesamtpopulation (blau)

25 Metallizitätsverteilung in den lokalen Zwerggalaxien kann man meist noch wenigstens den Riesenast auflösen dieser ist breit, anders als in Kugelsternhaufen, die einen engen Metallgehalt haben durch Vergleich mit den Riesenästen von Kugel sternhaufen kann man die Breite und Verteilung des Metallgehalts in der Zwerggalaxie eingrenzen

26 Die Umgebung der Milchstraße im Umkreis von 50,000 Lichtjahren und von 500,000 LJ

27 Zwerggalaxien in der Lokalen Gruppe ca Galaxien davon 2 große Spiralgalaxien bilden 2 Subsysteme und 2 Elliptische (M32 und NGC 205) 4 Irr ca. 18 dsph/de ca. 12 dirr dirr: gelb; de/dsph: blau grün; Übergangstypen: violett; Spiralen: offen

28 Beziehung Metallizität Helligkeit in den lokalen Zwerggalaxien besteht eine starke Korrelation zwischen Metallizität und Leuchtkraft im Blauen Z L0.4 B Helligkeit skaliert auch mit Masse, also eine Metallizität Masse Korrelation Gasgehalt nicht wichtig, da für dsph und dirr gleich niedrig nur Zahl der Sterne hier Sauerstoff stellvertretend für alle Metalle

29 Sternentstehungsgeschichten

30 baryonische Dunkle Materie neutraler Wasserstoff (HI) erstreckt sich offensichtlich wesentlich weiter als leuchtendes Gas, ein Hinweis auf viel Dunkle Materie, die das Gravitationspotential ausmacht NGC 2915 (dirr, auch Blue Compact Galaxy; etwas außerhalb der lokalen Gruppe) blau: HI, Radio weiß/gelb: optisch

31 Dunkle Materie aus kinematischen Daten (dsph) kann man den Dunklen Materie Anteil bestimmen für hellere Zwerge scheint log(m/l) mit 1/L zu gehen daneben aber ein Dunkler Halo mit konstanter Masse von etwa M zu besitzen Gibt es also völlig dunkle Zwerggalaxien?

32 Was die Milchstraße von den Zwergen hat das Gezeitenfeld der Milchstraße beeinflusst offensichtlich Lebensdauer, Sternentstehung und damit chemische Entwicklung der nahen Zwerggalaxien umgekehrt akkretiert sie wohl Gas und Sterne aus den Zwergen damit ist die Entwicklung der Milchstraße kein geschlossenes System, sondern offen Beispiel: Kugelsternhaufensystem junge Halo KSH der MW haben Eigenschaften wie externe KSH der Zwerge Sgr und Fornax. Könnten alle (30) akkretiert sein ebenso 12 von 60 alten Halo KSH nur ca. 37 galaktische Scheiben und Bulge Haufen wären dann original bei Einzelsternen wohl ähnlich, aber nicht einfach nachzuweisen

33 Zwerge und Sternentstehung diese compact blue dwarf galaxy zeigt starke Stern (haufen)entstehung (rot) obwohl diese Galaxien wenig Gas haben, sind sie oft sehr aktiv außerdem sind sie sehr metallarm wir könnten daher Ereignisse sehen, wie sie sich in der Frühzeit der Milchstraße abgespielt haben ( Erste Sterne )

34 Zwerge in Haufen zahlenmäßig dominieren Zwerggalaxien in Galaxienhaufen z.b. Virgo Haufen: 250 große, aber 2000 Zwerggalaxien Abell 496 Galaxienhaufen (z=0.0331): bis zu 35,000 Galaxien

35 Galaxienentstehung im hierarchischen Bild entstehen aus primordialen Dichteschwankungen erst kleine Materieansammlungen (106 M ) diese verschmelzen dann zu größeren Merging Tree am Ende stehen dann die großen Galaxien Zwerggalaxien wären dann die Bausteine dieser großen Galaxien nur früher, oder auch heute noch?

36 die GIF Simulation verbindet analytische mit numerischen Ergebnissen gezeigt ist die Entstehung und das Wachsenvon Galaxien Dark Matter: grau Galaxien: rot, gelb, grün, blau: steigende Sternentstehung am Anfang: alle Galaxien isoliert und bilden heftig Sterne am Ende: im Zentrum der großen Struktur Gas aufgebraucht (Ellipsen), aber in der Peripherie noch Sternentstehung (Zwerge)

37 Entwicklung von Galaxien simuliert Simulation von M. Steinmetz (Potsdam) einmal relative ruhig einmal sehr heftig

38 Zusammenfassung Zwerggalaxien sind die zahlenmäßig häufigsten sind oft noch relativ wenig entwickelt, und erlauben daher Blick zurück sind weit weg von normalen Galaxien entstanden werden von diesen beeinflusst bis einverleibt Zwerge und Riesen beeinflussen sich gegenseitig die Entwicklung der Riesen (Milchstraße) ist nicht nur eine interne Geschichte Zwerge sind die Bausteine der Riesen, und der Bau geht vermutlich immer noch weiter

39 ... und das nächste und letzte Mal T H C I N R E D I E L The Physics of Star Trek

40 ... und das nächste und letzte Mal Astronomische Satelliten