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AS 42A: Astrof ísica de Galaxias Clase #2

AS 42A: Astrof ísica de Galaxias Clase #2. Profesor: Jos é Maza Sancho 9 Marzo 2007. La V ía Láctea. Franja blanquecina que cruza el cielo dividi éndolo en dos partes iguales. Galileo (1564-1642) en 1610 vio que la Vía Láctea está compuesta por miles de estrellas.

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AS 42A: Astrof ísica de Galaxias Clase #2

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  1. AS 42A: Astrofísica de GalaxiasClase #2 Profesor: José Maza Sancho 9 Marzo 2007

  2. La Vía Láctea • Franja blanquecina que cruza el cielo dividiéndolo en dos partes iguales. • Galileo (1564-1642) en 1610 vio que la Vía Láctea está compuesta por miles de estrellas. • En 1750 Thomas Wright propuso que la Vía Láctea era achatada como una aspirina (él la comparó con una piedra esmeril). Hoy la hipótesis de Wright se conoce como “la piedra esmeril”.

  3. La Vía Láctea

  4. En 1755 Inmanuel Kant propuso que la Vía Láctea era un sistema achatado pues se encontraba en rotación. • Kant especuló con la idea que la Vía Láctea era tan sólo una isla en el Universo, que estaba compuesto por miles de sistemas como la Vía Láctea. • La hitótesis de Kant se ha llamado la teoría de los “universos-islas”.

  5. El primero en estudiar en detalle la Vía Láctea fue William Herschel. • En 1780 propuso un modelo de la Vía Láctea basado en recuentos de estrellas en diversas direcciones. • Herschel encontró que la Vía Láctea es un sistema achatado, como una lenteja, cuyo eje menor es 1/5 de sus otros ejes, que sería iguales. • El Sol está en el plano principal de simetría y muy cerca del centro. • Herschel no pudo establecer el tamaño de la Vía Láctea pero lo estimó en 900 veces la distancia a Sirio (esto es ~10.000 años-luz).

  6. En la segunda mitad del siglo XIX el holandés Jacobo Kapteyn estudió la Vía Láctea formulando un modelo muy similar al de Herschel. • El modelo de Kapteyn es un sistema achatado, de unos 10.000 años-luz de diámetros, con un espesor de 1/5 del diámetro y el Sol muy cerca del centro. • Entre 1900 y 1920 el universo de Kapteyn era el más aceptado por los astrónomos.

  7. En 1918 el norteamericano Harlow Shapley, estudiando la distribución de cúmulos globulares alrededor de la Vía Láctea encontró que el Sol está muy lejos del centro y que la Vía Láctea es mucho mayor que lo que Kapteyn había supuesto. • La galaxia de Shapley tiene 300.000 años-luz de diámetro y 1/10 de espesor. • Estudios a partir de 1930 ha demostrado la veracidad del modelo de Shapley, aunque la galaxia es bastante menor.

  8. Componentes de la Vía Láctea.

  9. Paréntesis • 1 unidad astronómica de distancia = 149.600.000 kilómetros. • 1 parsec  206.265 U.A • = 206.265 x 149.600.000 km • = 3,09 x 1013 km • 1 año-luz = 300.000 x 86.400 x 365,25 • = 9,47 x 1012 km • 1 parsec = 1 pc = 3,26 años-luz

  10. Desde 206.265 U.A. el semi-eje mayor de la órbita terrestre sustiende un ángulo de 1 segundo de arco. • El ángulo que sustiende el semi-eje mayor de la órbita terrestre, visto desde una estrella, se define como el paralaje de la estrella.

  11. Componentes de la Vía Láctea • La Vía Láctea contiene estrellas, gas y polvo. • Su masa es de ~ 1011 masas solares, en masa visible. • Su masa total es de 1012 Mo donde el 90% es masa oscura.

  12. Halo de materia oscura • Esferoide oblato 0,8:1,0:1,0 • Materia oscura es 10x más abundante que la materia luminosa. • Las estrellas se mueven en el pozo de potencial de la materia oscura.

  13. Disco Galáctico • 100.000 años-luz de diámetro • 10.000 años-luz de espesor • El plano galáctico divide al disco en dos partes iguales. • Masa del disco ~ 1011 Mo • Contiene gas y polvo. • El Sol está muy cerca del plano galáctico y a mitad de camino entre el centro y el borde.

  14. Componentes de la Vía Láctea.

  15. Coordenadas Galácticas • Plano principal: plano galáctico • Polos: polos galácticos. • Latitud y longitud galácticas. • Latitud positiva hacia el norte; de 0º a +90º • Longitud: 0º hacia el centro galáctico; • 90º hacia donde rota la galaxia (hacia donde se mueve el Sol). • 180º hacia el anti-centro

  16. La galaxia tiene brazos espirales en el disco. • Las estrellas rotan alrededor del centro. El Sol lo hace a 220 km/s. • La estructura espiral también rota pero lo hace a una velocidad mucho menor. • La estructura espiral rota como un cuerpo rígido.

  17. Bulbo • En la zona central la galaxia presenta una zona de mayor densidad que el halo, llamado bulbo. • El bulbo tiene una masa de 1010 Mo.

  18. Disco gaseoso • El disco se extiende hasta grandes distancias del centro galáctico en lo que se ha dado en llamar un disco gaseoso. • El disco estelar tiene ~ 30 kpc de diámetro • El disco gaseoso tiene ~ 50 kpc de diámetro.

  19. Halo estelar • El halo estelar es esferoidal y contiene ~ 109 Mo.

  20. Resumen • Halo de materia oscura: 1012 Mo • Disco 1011 Mo • Bulbo 1010 Mo • Halo estelar 109 Mo

  21. Tamaño de la Vía Láctea • Las galaxias más cercanas a la V.L. son las Nubes de Magallanes (LMC y SMC) que están a 50 kpcs y a 60 kpcs, respectivamente. • El halo de materia oscura puede tener un diámetro de  100 kpc. • ¿Qué tamaño tiene el disco? • El disco estelar: 30 kpc de diámetro • El disco gaseoso 50 kpc de diámetro • El disco estelar tiene un espesor de ~ 1 kpc

  22. El halo estelar es difícil saber pero parece extenderse más allá de 20 kpc del centro. • El bulbo es elongado (barra) tiene un eje mayor de 6 kpc y dos ejes menores de 2 kpc. • El bulbo tiene más masa que el halo estelar pero tiene poca importancia en la dinámica global de la galaxia.

  23. Problema • Si el Sol está a 8,5 kpc del centro galáctico y orbita a 220 km/s ¿Cuál es su período? • R: • T= 7,5 x 1015 seg = 2,4 x 108 años

  24. Edad del Sol: 4.600 x 106 años • El Sol ha dado algo más de 19 vueltas alrededor del centro galáctico.

  25. Constituyentes principales de la Vía Láctea • Materia Oscura M ~ 1012 Mo • No emite ni absorbe • NO CONOCEMOS SU NATURALEZA • Parte puede ser bariónica pero la mayor parte debe ser no-bariónica. • Algun tipo de partícula elemental.

  26. Estrellas • Hay ~ 1011 estrellas que corresponden a ~ 1011 Mo • La mayoría de las estrellas están en el disco. • Las estrellas se diferencian en: • Sus masas • Sus edades • Sus composiciones químicas

  27. Gas y Polvo • El gas se concentra en el plano galáctico ± 150 pc del plano. • Composición química del gas: • ~70% Hidrógeno • ~28% Helio • 2% elementos químicos pesados

  28. En nubes densas y frías, con muy poca radiación UV: H2 + otras moléculas • En nubes calientes: H+ HII • Casos intermedios: Hidrógeno atómico • H  HI • Masa gaseosa total ~10% de la masa estelar ~1010 Mo

  29. Polvo Interestelar • Pequeñas partículas de Carbono, silicatos y otros metales. • El núcleo del polvo es carbono o silicatos. • Tienen un manto de hielos H2O, NH3, CO • Tamaño: 10-7 a 10-6 m [0,1m a 1m] • Parecido a las partículas de humo en la Tierra. • Masa total del polvo: 1% masa gaseosa • ~ 108Mo

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