Survey
* Your assessment is very important for improving the workof artificial intelligence, which forms the content of this project
* Your assessment is very important for improving the workof artificial intelligence, which forms the content of this project
Galaxies and Cosmology 5 points, vt-2007 Teacher: Göran Östlin QuickTime och en TIFF (okomprimerat)-dekomprimerare krävs för att kunna se bilden. Lecture 3 Practical info • • • • • • • • • • • Language? English or Swedish? Registration Who am I, who are you? Assistants: Jens, Teresa and Michael Course book: Jones & Lambourne + extra material (handed out + www). The book is up to date and comprehensive, but a bit ”easy” Course www-page continously updated http://www.astro.su.se/utbildning/kurser/vt2007/ai1420/ Lectures L1-L12 Exercise sessions 1-4 3 Hand in exercises -> bonus points (max 3x2) on exam 2 Laboratory exercises (mandatory): Get 1 bonus point on the exam if OK before (hand in latest 5/6). Tenta/Exam, max 30 points G (18 points) or VG (24) Star formation Hydrostatic equilibrium: Sound cross time Free fall time Collapse if QuickTime och en TIFF (okomprimerat)-dekomprimerare krävs f ör att kunna se bilden. t S R /c S t ff 1/ G t ff t S M Jeans c /(G 3 S 3/2 ) 1/ 2 Stars are born in dusty molecular clouds Dust allows the gas to cool Jeans mass for typical molecular clouds 104-105 solar masses QuickTime och en TIFF (okomprimerat)-dekomprimerare krävs för att kunna se bilden. Contraction leads to decreasing Mjeans and fragmentation Star formation is collective => populations R136 cluster of young stars QuickTime och en TIFF (okomprimerat)-dekomprimerare krävs för att kunna se bilden. Young massive stars in R136 (Massey & Hunter) IMF: initial mass function IMF: Salpeter (1955): Massey & Hunter confirmedSalpeter Slope for young masssive stars dN M dM 2.35 Unveiling the IMF in the solar neighbourhood is more complex due to the presence of many stellar generations IMF of the Pleiades young star cluster Simple = Single Stellar Population (SSP) QuickTime och en TIFF (okomprimerat)-dekomprimerare krävs för att kunna se bilden. Herzsprung-Russel / Colour-Magnitude Diagram (HR diagram / CMD) QuickTime™ and a TIFF (ok omprimerat) decompres sor are needed to see this pic ture. Not SSP Nearest stars QuickTime och en TIFF (okomprimerat)-dekomprimerare krävs för att kunna se bilden. Brightest stars QuickTime och en TIFF (okomprimerat)-dekomprimerare krävs för att kunna se bilden. Iso-chrones Metal-rich Positions of stars of given age = SSP RGB more sensitive to metallicity than age Metal-poor observed CMDs for two ”simple/single stellar populations” QuickTime™ and a TIFF (okomprimerat) decompressor are needed to see this picture. Globular cluster CMDs QuickTime och en TIFF (okomprimerat)-dekomprimerare krävs för att kunna se bilden. Parallax & parsecs QuickTime och en TIFF (okomprimerat)-dekomprimerare krävs för att kunna se bilden. For example, a star that has a parallax of say 1 arc second will be at a distance of: QuickTime och en TIFF (okomprimerat)-dekomprimerare krävs för att kunna se bilden. The Milky Way Galaxy a.k.a. the Galaxy (galaxias kyklos) QuickTime och en TIFF (okomprimerat)-dekomprimerare krävs för att kunna se bilden. NB this is a painting, not a photograph Milky Way Galaxy • Appearance, size, morphology – Disk, bulge, halo • Constituents: – Stars of various populations – Gas (cold, warm, hot) and dust = ISM – Dark matter • Dynamics • Evolution and recycling • Galactic centre The local group, a photo montage QuickTime och en TIFF (okomprimerat)-dekomprimerare krävs för att kunna se bilden. QuickTime och en TIFF (okomprimerat)-dekomprimerare krävs för att kunna se bilden. The Milky Way Galaxy Galaxy = MW galaxy = others QuickTime och en TIFF (okomprimerat)-dekomprimerare krävs för att kunna se bilden. QuickTime och en TIFF (okomprimerat)-dekomprimerare krävs för att kunna se bilden. Artist’s impresseion Milky way look alike QuickTime och en TIFF (okomprimerat)-dekomprimerare krävs för att kunna se bilden. MW (COBE) QuickTime och en TIFF (okomprimerat)-dekomprimerare krävs för att kunna se bilden. QuickTime och en TIFF (okomprimerat)-dekomprimerare krävs för att kunna se bilden. NGC 891 Equatorial vs Galactic coordinates QuickTime och en TIFF (okomprimerat)-dekomprimerare krävs för att kunna se bilden. Extent of optical emission (starlight) vs 21cm (neutral gas) In Milky Way and other spiral galaxies 21 cm spin flip transition of neutral Hydrogen (HI) (see box 1.3, page 30) QuickTime och en TIFF (okomprimerat)-dekomprimerare krävs för att kunna se bilden. Nearest stars QuickTime och en TIFF (okomprimerat)-dekomprimerare krävs för att kunna se bilden. Nearest stars dominated by low luminosity because these are most common Brightest stars QuickTime och en TIFF (okomprimerat)-dekomprimerare krävs för att kunna se bilden. brighest stars dominated by high lumionsity as we can see them far away Pleiades young star cluster QuickTime och en TIFF (okomprimerat)-dekomprimerare krävs för att kunna se bilden. Horsehead nebula in Orion Pop I = young Stars in the disk QuickTime och en TIFF (okomprimerat)-dekomprimerare krävs för att kunna se bilden. Globular cluster (population II) on the order of a million stars, gravitationally bound QuickTime och en TIFF (okomprimerat)-dekomprimerare krävs för att kunna se bilden. QuickTime och en TIFF (okomprimerat)-dekomprimerare krävs för att kunna se bilden. X-ray binaries in globular cluster ”47 Tuc” Colour distribution of halo and disk stars - Age vs Metallicity QuickTime och en TIFF (okomprimerat)-dekomprimerare krävs för att kunna se bilden. Metal-rich Globular Clusters (near the plane) QuickTime och en TIFF (okomprimerat)-dekomprimerare krävs för att kunna se bilden. Metal-poor Globular Clusters (in the halo) Vertical distribution of stars Disks have exponential light distribution: I = surface brightness, h = scale length (height) Thin (hz= 300 pc) vs Thick (hz= 1 kpc) Disk Thick disk older, hence no A-stars QuickTime och en TIFF (okomprimerat)-dekomprimerare krävs för att kunna se bilden. I I0 e r / h Surface photometry Disks have exponential light distribution: I = surface brightness, intensity (flux per angular area) h = scale length (height) I I0 e r / h NB surface brightness independent of distance - Flux per angular area - Luminosity per metric area Radial distribution of neutral atomic (HI) and molecular (H2) gas in the Milky Way Galaxy H2 has no ’dipole moment’ and therefore no suitably observable transitions at typical ISM cloud temperatures, but the CO molecule can be used as tracer (see Box 1.4 on page 33 in JL) QuickTime och en TIFF (okomprimerat)-dekomprimerare krävs för att kunna se bilden. Stellar populations in MW Property Population I Orbits Circular Shape spiral arms Thickness(pc) 120 Metals (%) 3-4 Mass (Msun) 2x109 Age (yr) 108 Intermediate Elongated disk 400 0.4-2 5x1010 109 Population II Very elliptical spherical/halo 2000 0.4 or less 2x1010 1010 Typical objects Sun Globular clusters RR Lyrae stars Open clusters, HII regions, Population III ? Zero metallicity Chemical composition of star clusters in MW QuickTime och en TIFF (okomprimerat)-dekomprimerare krävs för att kunna se bilden. High lattitude neutral hydrogen QuickTime och en TIFF (okomprimerat)-dekomprimerare krävs för att kunna se bilden.