Melkeveien

1. Melkeveien av Tom Reidar Henriksen

2. Innhold • Størrelse og alder av Melkeveien • Spiralarmer, struktur og rotasjon • Sentrum av Melkeveien • Halo (kulehoper, mørk materie) • Gammastråle-bobler

3. Størrelse 2500 LY 16,000 LY

4. Masse • Masse tidligere estimert til mellom 200 og 600 mrd solmasser • Basert på estimat av antall stjerner med 1 stjerne = gj.sn. 1 solmasse • Dette er altså omtrentlig masse av synlig materie • Usikkerhet: ukjent antall røde, brune og hvite dverger • Ved å måle rotasjonshastighet til de 2400 hurtigste stjernene blir massen over 1 billion solmasser! • Dvs. nesten like massiv som Andromedagalaksen (1,23 billioner solmasser – målt i 2010) • Hvor er den ekstra massen? • Mørk materie

5. Alder • Radioaktiv datering av gamle stjerner: • Stjernen HE 1523-0901 i haloen er ca. 13,2 mrd år (thorium) • Stjernen CS 31082-001 er ca. 12,5 mrd år (uran og thorium) • Avkjøling av hvite dverger gir 12.7+/-0.7 mrd år • Kulehopers utspring fra hovedserien gir ca. 12.6 mrd år • 95% konfidensintervall 10.4 – 16 mrd år • Spiralarmene har mye yngre stjerner • 8.8+/-1.7 mrd år for de eldste disk-stjernene

6. Galaksetyper Edwin Hubbles klassifikasjonssystem:

7. Galaksetyper Edwin Hubbles klassifikasjonssystem:

8. NGC 1300 avst. 61 mill lysår diam. 110.000 lysår i Eridanus

9. Spiralarmer – før Spitzer • Fire hovedarmer: • Perseus • Sagittarius-Carina • Scutum-Crux • Norma-Cygnus • Småarmer/fortetninger: • Orion • 3 kpc (ikke vist her)

10. Robert Benjamin & Spitzer 2008 • Lagde programvare for å måle stjernetetthet • Økende stjernetetthet i Scutum-Centaurus • IKKE økende tetthet der Sagittarius- og Norma-armene burdte vært • Den sentrale staven strekker seg MYE lengre enn tidligere antatt • En ny og riktigere modell ble framsatt til stående applaus!

11. Robert Benjamins modell • Kun TO hovedarmer • Perseus • Scutum-Centaurus • Småarmer/fortetninger: • Orion • Sagittarius • Norma • Fjern 3 kpc, nær 3 kpc • Ytre arm

13. Sentral stav 14000 lysår

14. Sagittarius Scutum Norma Centaurus Sagitta Omega Centauri Trifid Eta Carinae Deneb Cygnus Vela Krabbetåken CMa dwarf galaxy Taurus Cassiopeia Perseus Monoceros Canis Major

15. Sagittarius Scutum Norma Centaurus Sagitta Omega Centauri Trifid Eta Carinae Deneb Cygnus Vela Krabbetåken CMa dwarf galaxy Taurus Cassiopeia Perseus Monoceros Canis Major

16. Monoceros ring Cygnus Taurus Canis Major Sagittarius Vela

19. 3kpc armer • 3 kpc = 10.000 lysår fra kjernen (kpc er kilo parsec = 3260 lysår) • Den nære 3kpc-armen funnet for 50 år siden vha. radioastronomi • Inneholder mye gass, ca. 10 mill solmasser • Kraftig stjernedannelse • Blåses ut fra galaksekjernen med 50 km/s • Den fjerne 3kpc-armen var lenge bare antatt ut fra symmetri • Sept. 2008: Dame & Thaddeus finner den ved analyse av storskala strukturer i observasjoner av 1 mm båndet gjennom kjernen! • Fjerner seg med like stor fart, en symmetrisk tvilling • Disse armene er sannsynligvis sjokkbølger ut fra den sentrale utbulingen

20. Rotasjon av spiralarmer • Det er ikke selve spiralarmene som roterer • Spiralarmene er tetthetsbølger som oppstår blant de roterende stjernene • En stjerne trekkes mot spiralarmen og øker hastigheten (gravitasjon) • En stjerne på vei ut av spiralarmen minsker hastigheten • Stjerner bruker derfor mer tid i spiralarmene enn mellom • [Vis filmsnutt: Density Waves and the Stability of Galactic Spiral Arms] • [Vis filmsnutt: Spiral galaxy simulation]

21. Solsystemets bane Omløpstid rundt galaksesenteret: 226 millioner år

22. Solsystemets bane Omløpstid rundt galaksesenteret: 226 millioner år 30 millioner år

23. Sentrum av Melkeveien • Skjult av enorme mengder interstellart støv og gass, samt mellomliggende spiralarmer og fortetninger • Kan kun observeres i bølgelengdene gamma, røntgen, infrarød, submillimeter og radio • Radio- og røntgenkilde Sagittarius A* • Supermassivt svart hull målt til 4,3 millioner solmasser • Diameter målt i 2008 til 0,3 AU eller ca. 43 millioner km • [Vis filmsnutt: Black hole at the galactic core]

24. Området nær sentrum (Spitzer) Utsnittet er ca. 700 lysår

25. Området nær kjernen • Tusenvis av massive UNGE stjerner i den indre parsec’en rundt Sgr A* (Wolf Rayet og OB-stjerner) • Stjerner slynges rundt i voldsomme hastigheter • [Stark/Martin 2002] viser en akkresjonsdisk på 400 lysår i diameter, som inneholder flere millioner solmasser nær kritisk tetthet for stjernedannelse • 10% av all molekylær gass i Melkeveien finnes innenfor 700 lysårs avstand fra kjernen • Stark/Martin predikterer en ny epoke med stjernefødsler i kjernen om ca. 200 millioner år, og med supernovaer som går av 100 ganger oftere enn nå • [Spill av videosnutt: Stars at the centre of the galaxy]

26. Stjernen S2 15 solmasser Omløpstid: 15,2 år Perihel: 17 lystimer! Aphel: 10 lysdøgn Maks. banehastighet: 5000 km/s

27. Stjernen S2

28. Høyhastighets stjerner • Engelsk: hypervelocity stars • Stjerner som slynges ut av galaksen i høy hastighet • Typisk stjerner som har hatt nærkontakt med det sentrale svarte hullet • Stjernen SDSS J090745.0+024507 i haloen oppdaget 2005 • Avstand 71 kpc (ca. 230.000 lysår) • Hastighet 850 km/s (det dobbelte av unnslipningshastigheten) • Forlater Melkeveisystemet om 80-100 mill år

29. Kulehoper • Melkeveien har en halo av kulehoper • 152 kulehoper hittil funnet i galaksen. Estimert antall 180+/-20. • Enkelte av dem ble brakt hit via dverg-galakser • E.g. Sagittarius dwarf som er i ferd med å bli spist (”resistance is futile”, sitat Borg – fra Star Trek) • Terzan 7, Terzan 8, Arp 2 og M54 antas å tilhøre Sagittarius dwarf • De andre antas å ha oppstått ved kollisjoner mellom gass-skyer • Skaper stjernedannelse, klumper seg i hoper • [Vis 3D-modell av Melkeveien på www.3dgalaxymap.com/Galaxy] • [Vis kjente hoper: M13 = NGC6205, M15 = NGC7078, M2 = NGC7089, ω Cen = NGC5139, M4 = NGC6121 etc.]

31. Satelittgalakser

33. Den stellare halo • 1 av 100 stjerner tilhørende Melkeveien befinner seg i den galaktiske haloen, opptil 350.000 lysår bort fra selve galakseskiva • Disse stjernene er svært gamle, eldre enn selve galaksen • Et studium publisert i juni 2010 viser at halostjernene for det meste kommer fra en serie innfangede dverggalakser som har blitt sønderrevet av gravitasjonen • Filmen på neste slide illustrerer opprinnelsen til den stellare halo: • En simulasjon av innfangede dverggalaksers ødeleggelse gjennom de siste 8 milliarder år

34. Se http://www.physics.uci.edu/~bullock/Movies/Movies/Stellar_Halo.html hvis ikke disse filmsnuttene vil laste.. Den stellare halo

36. Mørk materie distribusjon • [Vis filmsnutt: Galactic Dark Matter]

38. Gammastråle-bobler • Oppdaget av Fermi-teleskopet (gammastråle-romteleskop), publisert november 2010 • To gammastråle-bobler med 25.000 lysår diameter, en på hver side av galakseplanet • Kan skyldes at raske partikler har støtt på gass • Skarpe kanter, må skyldes en enkelt energiutladning – tilsvarende 100.000 supernovaer • [Vis filmsnutt: Fermi discovers giant bubbles in Milky Way]

39. Gaia-prosjektet • Hipparcos kartla over 100.000 stjerner i 1989-1992 • Dessverre dekker det bare vårt umiddelbare nabolag • Gaia (ESA): en fremtidig kartlegging av Melkeveien. • Planlagt oppskytning 2012. • Katalogisering av 1 milliard (!) stjerner • Avstand, egenbevegelse, størrelsesklasse, spektralklasse, masse, planetsystem. Etc. • Stjerner ned til størrelse 20. • Objekter sterkere enn størrelse 15 vil få posisjonsdata med nøyaktighet ned mot 0,000024” (24 mikrobuesekund – bredden av et hårstrå på 1000 km avstand!) • [Vis filmsnutt: Mapping One Billion Stars In The Milky Way And Beyond]