Einführung in die Astronomie und Astrophysik II

Transkript

1 Einführung in die Astronomie und Astrophysik II Teil 6 Jochen Liske Hamburger Sternwarte jochen.liske@uni-hamburg.de

2 Astronomische Nachricht der letzten Woche

3

4 Mondillusion

5 Mondillusion

6 Astronomische Nachricht der Woche

7 Astronomische Nachricht der Woche

8 Astronomische Nachricht der Woche

9 Astronomischer Netzfund der Woche

10 Themen Sternentstehung Sternentwicklung Das Interstellare Medium Die Milchstraße Galaxien Galaxienhaufen Intergalaktische Materie Kosmologie

11 Erschließung der Struktur der MW Die vollständige Beschreibung der (dynamischen) Struktur der Milchstraße ist nur durch eine Durchmusterung im 6D Phasenraum möglich: 3D Ortsraum Koordinaten Entfernung 3D Impulsraum Eigenbewegung (Tangentialgeschwindigkeit) Radialgeschwindigkeit

12 Rotation der Milchstraße Rekonstruktion der differentiellen Rotation aus Geschwindigkeiten relativ zur Sonne: Typische Werte in Sonnenumgebung: v rel km/s Geordnete Rotationsbewegung

13 Rotation der Milchstraße l = r = -d cos(l) Oortsche Konstanten:

14 Rotation der Milchstraße v Kepler r -1/2

15 Rotationskurven von Galaxien Ähnliche Ergebnisse auch für andere Galaxien:

16 Massenverteilung der Galaxis Gesamtmasse innerhalb von r < r ʘ : M(r < r ʘ ) 5 x M ʘ Masse aller Sterne: M * (r < r ʘ ) (2 3) x M ʘ Aus flacher Rotationskurve: M(r < 20 kpc) > M ʘ Weit größer als stellare Komponente Dunkle Materie Abschätzung der Gesamtmasse der Galaxie (z.b mit Schnellläufern wie Barnards Pfeilstern, v pekuliar > 100 km/s): M Galaxis (0.8 4) x M ʘ

17 Struktur der Milchstraße

18 Struktur der Milchstraße Scheibe Durchmesser D 30 kpc Typische Dicke d: 60 pc einige 100 pc, abhängig von der betrachteten Komponente: alte und junge Sterne, Gas mehrere Scheiben? z km/s dynamisch kalt Hohe Extinktion durch Staub Beobachtung im IR und Radio- Bereich:

19 Struktur der Milchstraße Scheibe Spiralarme: Verdichtungen von jungen Sternen, HII-Regionen und Molekülwolken in Sprialstrukuren um galaktisches Zentrum Spiralarme, Namen mit Sternbildern assoziiert Genaue Bestimmung sehr schwierig, z.b. HI, HII Gebiete momentaner Sternentstehung Junge, massereiche Sterne in Spiralarmen In Zwischenarm-Bereichen meist etwas ältere Sterne

20

21 Struktur der Milchstraße 2MASS Bulge = zentrale Verdickung Zentrale Ausbeulung der galaktischen Scheibe Elliptischer Querschnitt 1 2 kpc Masse 2 x M ʘ Nicht dominiert von Dunkler Materie Weitgehend unabhängig von Scheibendynamik Ellipsoid auch in Scheibenebene gestreckt zentraler Balken?

22 Struktur der Milchstraße Galaktisches Zentrum Nicht sichtbar im Optischen, ~25 mag Extinktion Beobachtungen zeigen sehr komplexe Radioquellen Zentrum = Sgr A

23 Struktur der Milchstraße Galaktisches Zentrum Nicht sichtbar im Optischen, ~25 mag Extinktion Beobachtungen zeigen sehr komplexe Radioquellen Zentrum = Sgr A Aber: Sgr A = 3 Quellen Chandra

24 Struktur der Milchstraße Galaktisches Zentrum Nicht sichtbar im Optischen, ~25 mag Extinktion Beobachtungen zeigen sehr komplexe Radioquellen Zentrum = Sgr A Aber: Sgr A = 3 Quellen Sgr A West = Spiralstruktur aus Gas und Staub Eigentliches Zentrum: kompakte Quelle Sgr A* VLA

25 Das Galaktische Zentrum

26 Das Galaktische Zentrum

27 Das zentrale Schwarze Loch IR-Langzeitbeobachtungen (> 20 Jahre) Orbits von ~50 Sternen Gillessen et al. (2009)

28 Das zentrale Schwarze Loch Massenverteilung um Sgr A* Masse konvergiert bei r < 1 pc Massives zentrales Objekt MPE

29 Stern S2: Das zentrale Schwarze Loch P = 15.6 yr D Perizentrum = 17 lh = 120 AU MPE

30 Das zentrale Schwarze Loch Aus Sternbewegungen: M Zentralobjekt 4 x 10 6 M ʘ In Volumen mit D < 120 AU Supermassives Schwarzes Loch im Zentrum der Galaxis R S = 2 GM/c 2 = 0.08 AU R ʘ 8 kpc MPE

31 Das zentrale Schwarze Loch G2: Blob, der Annäherung an Sgr A* überlebt hat Gaswolke? Binärstern in staubiger Hülle? MPE

32 Das zentrale Schwarze Loch Kurzfristiges Aufleuchten hot spots auf der Akkretionsscheibe Materie auf dem Weg in das Schwarze Loch Eckart et al. (2006)

33 Event Horizon Telescope Very Long Baseline Interferometry (VLBI) bei mm Erwartete Auflösung: 15 as Direkte Abbildung des Ereignishorizonts des zentralen Schwarzen Lochs No hair Theorem Physics of BH accretion Jets Integration von ALMA, Bau des GLT Physics World D. Psaltis and A. Broderick