Astronomía Extragaláctica y Cosmología Observacional
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Astronomía Extragaláctica y Cosmología Observaciona Depto. de Astronomía (UGto) 2006 Clase 2 La Distribución y la Masa de las Galaxias El Universo Local el sistema de la Vía-Láctea el sistema de Andromeda el Grupo Local de Galaxias el Supercúmulo Local los supercúmulos cercanos Más allá del Universo Local el Universo Observable viendo el pasado La Masa de las Galaxias masa Virial velocidad típica curvas de rotación materia obscura
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Depto. de Astronomía (UGto). 2006. Astronomía Extragaláctica y Cosmología Observacional. Clase 2 La Distribución y la Masa de las Galaxias. El Universo Local el sistema de la Vía-Láctea el sistema de Andromeda el Grupo Local de Galaxias el Supercúmulo Local los supercúmulos cercanos - PowerPoint PPT Presentation
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Astronomía Extragaláctica y Cosmología ObservacionalDepto. de Astronomía (UGto) 2006
Clase 2La Distribución y la Masa de las Galaxias
El Universo Local el sistema de la Vía-Láctea el sistema de Andromeda el Grupo Local de Galaxias el Supercúmulo Local los supercúmulos cercanos
Más allá del Universo Local el Universo Observable viendo el pasado
La Masa de las Galaxias masa Virial velocidad típica curvas de rotación materia obscura
UA = unidad astronómica = 1,5108 km distancia Tierra-Sol (149.600.000 km)
a.l. = año-luz = 9,51012 km distancia que la luz viaja en 1 año (9,5 billones de km)
pc = parsec = paralaxe second = 3,11013 km distancia en la cual 1 UA es vista bajo un ángulo de 1”
(31 billones de km)
kpc = kiloparsec = 103 pcMpc = megaparsec = 106 pcGpc = gigaparsec = 109 pc
El Universo Local: la Distribución de Galaxias
Pequeña escala:
las galaxias NO están distribuidas al azar concentraciones de galaxias pueden ser grupos, cúmulos, supercúmulos o filamentos regiones con las menores densidades de galaxias son llamadas vacíos
Distribución de 14650 galaxias de los catalogos UGC, ESO y MCG
plan dela Vía-Láctea
El Universo Local: la Distribución de Galaxias
Distribución de 1 600 000 galaxias del catalogo 2MASS (infrarojo cercano)
plan dela Vía-Láctea
El Universo Local: el sistema de la Vía-Láctea
Via-Láctea(2MASS)
LMC
SMC
Scl dSph
For dSph
Car dSph
LeoI dSph
LeoII dSph
Dra dSph
Sex dSph UMi dSph
Phe dIrr
El Universo Local: la Vía-Láctea y sus satélites
• Canis Majoris dw (encontrada en los datos 2MASS – asimetrías en la población de gigantes rojas)
[R. Ibata, G. Gilmore & M. Irwin 1994, Nature 370, 6486]
• Sagitarius DEG (encontrada a partir de la densidad de brillo de estrellas)
[Martin et al. 2003, MNRAS 348, 12]
CMa dwarf
Sag DEG
El Universo Local: la Vía-Láctea y sus satélites
• Ursa Majoris II dw (sobredensidades de estrellas rojas en el SDSS)
[Willman et al. 2005, ApJ 626, 85]
• Canis Venati dw y Bootes dw (encontradas en los datos del SDSS)
[Zucker et al. 2006, ApJ 643, 103 y Belokurov et al. 2006, ApJ 647, L111]
CVn dwBoo dw
El Universo Local: la Vía-Láctea y sus satélites
Galaxia Tipo MV D(kpc) Extens.(’)
Milky Way S(B)bc -20.9 8.5 21600 1. CMa dwarf1 --- Irr -14.0 8 720 2. Vir SS2 --- dSph 9 30 x 10 3. Sag DEG3 --- dSph(t) -13.8 24 450 x 216 4. LMC ESO 056-G115 SBm -18.5 49 650 x 550 5. SMC NGC 292 Im -17.1 58 280 x 160 6. Boo dwarf4 --- dSph -5.8 60 13 x 8.7 7. UMi dwarf DDO 199 dSph(4) -8.9 69 41 x 26 8. Draco dwarf DDO 208 dSph(0) -8.6 76 51 x 31 9. Sculptor dwarf ESO 351-G030 dSph(3p) -9.8 78 39.8 x 30.910. Sextans dwarf --- dSph(3) -9.5 86 30 x 1211. Carina dwarf ESO 206-G220 dSph(3) -9.4 87 23.5 x 15.512. UMa II5 --- dSph -6.8 100 13. Fornax dwarf ESO 356-G004 dSph -13.1 131 12 x 10.214. CVn dwarf6 --- dSph -7.9 220 8.4 x 515. Leo II DDO 93 dSph -10.1 230 12 x 1116. Leo I Regulus dSph -11.9 251 9.8 x 7.417. Phoenix dwarf ESO 245-G007 dIrr -9.8 390 4.9 x 4.1
1 Martin et al. 2003, MNRAS 348, 122 Duffau et al. 2005, ApJ 636, L973 Ibata et al. 1994, Nature 370, 64864 Belokurov et al. 2006, ApJ 647, L1115 Willman et al. 2005, ApJ 626, 856 Zucker et al. 2006, ApJ 643, 103
El Universo Local: el sistema de la Vía-Láctea
El Universo Local: el sistema de Andromeda
M31NGC 185
M33
M32
M110 NGC 147
El Grupo Local
radio 1.5 Mpc
El Universo Local: el Grupo Local de Galaxias
El Universo Local: el Grupo Local de Galaxias
[van den Bergh 1999, A&AR 9, 273]
[van den Bergh 2000, PASP 112, 529]
El Universo Local: el Grupo Local de Galaxias
El Universo Local: la inmediación del GL
[]
Maffei
Sculptor
Antlia-Sextans
dirección delCúmulo de Virgo
Vacío Local
Vacío Local
[G. de Vaucouleurs 1953, AJ 58, 30]
• descubrimiento del Supercúmulo Local
El Universo Local: el Supercúmulo Local
Grupo Local
Cúmulode
Virgoradio 30 Mpc
El Supercúmulo Local
[B. Tully 1982, ApJ 257, 389]
[Sparke & Gallagher III, Galaxies in the Universe: an Introduction]
El Universo Local: el Supercúmulo Local
[Gregory & Thompson 1978, ApJ 222, 784 ]
[Wegner, Haynes & Giovanelli 1993, AJ 105, 1251]
• el supercúmulo Coma-A1367
• el supercúmulo Perseus-Pisces
El Universo Local: supercúmulo cercanos
[Fairall 1998, Large Scale Structuresin the Universe*]
El Universo Local
[M. Hudson 1993, MNRAS 265, 43]
El Universo Local
radio
300 Mpc
El “Universo
Local”
radio 600 Mpc z = λo – λe = H0 d λe c
radio 4 Gpc
El “Universo
Observable”
Quasares
Edad delUniverso
Tiempo en retrospectiva(desde que la luz que vemos
del objeto lo dejo):~ 12.9 Ga
La masa de las galaxias: Masa Virial
Todos los métodos directos de medición de masa en Astronomía son dinámicos!
Teorema del Virial: Cúmulos de estrellas, galaxias y cúmulos de galaxias suelen ser considerados configuraciones estables ligadas gravitacionalmente, es decir, sus “particulas” miembros ya alcanzaron un equilibrio dinámico bajo la influencia de la gravedad. Pruebas de ligazón:
• tiempos de travesía → ttrav < tsis tsis: edad del sistema
ttrav = R / <v> R: tamaño del sistema
<v>: velocidad típica o dispersión de velocidades (σ) Ex: Vía-Láctea R = 8.5 kpc
<v> = 220 km s-1
trot = 2π R/<v> ≈ 2.5108 a << tMW 1010 a
• energía mecánica → E < 0 K: energía cinéticaE = K + U U: energía potencial gravitacional
Teorema del Virial: 2 K + U = 0 Mvir = (1/G) V2 RH
(no hay variación de masa, las orbitas son periódicas, y el sistema esta relajado dinámicamente)
La masa de las galaxias: Masa Virial
Orbitas circulares (discos de galaxias espirales): estrellas de población I, nubes de gas, cúmulos abiertos
Orbitas isotrópicas (galaxias elípticas y bulbos de espirales): estrellas de población II, cúmulos globulares
vrot
σ
Curvas de rotación de espirales
Medidas de velocidad de rotación: estrellas – perfil de las líneas de absorpción estelares en el espectro óptico (regiones centrales) gas caliente (HII) – inclinación de la líneas de emisión en el espectro óptico 2D (regiones externas) gás HI – observaciones radio del perfil de la línea 21cm
Diagrama posición velocidad:
NGC 2742
Curvas de rotación de espirales
región de rotación de cuerpo rígido
[V(r) r]
velocidad de rotación máxima
(Vmax)
Otras estimativas de masa para elípticas
Masas a partir de la emisión en rayos-X: la mayoría de las elípticas no tienen gas, pero algunas lo tienen el gas caliente (T 106 K) de H o He completamente ionizados es mas frecuente que el gas frío (HI) la fuente de calentamiento es normalmente el conjunto de explosiones de supernovas el gas caliente emite en la banda de rayos-X se supone que el gas caliente esta en equilibrio hidrostático con el pozo de potencial de la galaxia (la masa total general el potencial que confina el gas)
NGC 720
Materia Obscura
Jan Oort [1932, Bull. Astron. Inst. Neth. 6, 249], analisando las velocidades de estrellas en las cercanias del Sol, concluyo que as estrellas visibles corresponden a apenas 30-50% de la candidad de materia implicada por suas velocidades
Fritz Zwicky [1933, Helw. Phys. Acta 6, 110], por la medida de la dispersión de velocidad de cúmulos ricos, encuentró que era necesario alrededor de 10 hasta 100 veces más masa que la que era visible para mantener los cúmulos ligados
Ostriker, Yahil & Peebles [1974, ApJ L 193, L1] and Einasto, Kraasik & Saar [1974, Nature 250, 309] medieran masas de galaxias como función del radio (a partir de las curvas de rotación) y encuentraran que las masas crecen linealmente con el radio hasta al menos 100 kpc, y galaxias normales S y E tienen masas ~ 1012 M
curva de rotación de la VL
[Clemens 1985, ApJ 295, 422]
trazadores:estrellas, nebulosas planetarias, gas HI, regiones HII, galaxias satélites
Materia Obscura: Vía-Láctea
[Faber & Gallagher 1979, ARAA 17, 135*]
[Bahcall et al. 1995, ApJ 447, L81]
Materia Obscura: otras escalas
