Soorten nevels• Planetaire nevels:

afgestoten buitenlagen

van dode ster

Soorten nevels• HII gebieden (emissienevels)

Soorten nevels• Open sterhopen

Soorten nevels• Bolhopen

Soorten nevels• Spiraalstelsels

Soorten nevels• Elliptische melkwegstelsels

Soorten nevels• Lensvormige melkwegstelsels

Soorten nevels• Onregelmatige melkwegstelsels

M82

Melkwegstelsels• Nevelige vlekjes aan de hemel lang bekend• Vraag begin 20e eeuw:

– Deel van onze Melkweg?– Verafgelegen melkwegstelsels zoals onze?

• Antwoord: – Slipher: radiele snelheden veel groter dan van

de sterren ! buiten Melkweg?– Hubble: nam Cepheiden waar in M31

(Andromedanevel) ! Verafgelegen

• Dus massieve stersystemen, 108-1012 Lzon !

Verschillende soorten melkwegstelsels

• Hubble classificatie: stemvorkdiagram

Spiraalstelsels S

Balkspiraalstelsels SB

Elliptische stelsels E

Lensvormige stelsels S0

+Onregelmatige stelsels Irr, eigenaardige stelsels Pec

a ! c, d:

Kleinere kern, open armen0-7: rond ! plat

Spiraalstelsels• Spiraalarmen bestaan vooral uit

– Gas (HI: 21cm), stof (100µm), jonge sterren (blauw licht)

• Bulge en inter-arm gebieden bevatten oudere sterpopulaties (2µm) en weinig gas

• Spiraalstelsels zijn de meest-voorkomende soort die we aan de hemel zien, (maar niet het meest voorkomend in absolute zin – dat zijn spheroidale dwergstelsels)

• Langs de Hubble-reeks Sa ! Sd:– Bulge groot ! klein– Gasfractie laag ! hoog– Sterpopulatie oud ! jong

Spiraalarmen• Het ‘opwindprobleem’ :

– Binnendelen van melkwegstelsels hebben kortere omlooptijd

– Dus spiraalarmen winden zich op: na enkele Gjr verdwijnen ze

• Dus:– Ofwel worden ze continu gegenereerd (instabiliteit;

verstoring)– Ofwel is er iets dat ze in stand houdt

(zwaartekracht; ‘density-wave’ theorie)– Waarschijnlijk een combinatie

Balkspiraalstelsels• Balk vormt als dynamische instabiliteit• Komt veel voor• Verandert de banen van gas en sterren in de

omliggende schijf – Spiraalarmen aan balk verbonden– ipv cirkelbewegingen, ook radiele stroming

• Gerelateerd aan kern-activiteit of stervorming?• Onze Melkweg heeft ook een balk

Perspectief-effect:

Linkerzijde dikker dus dichterbij

Elliptische stelsels• E0-E7 komen voor (asverhouding 1-0.3)

• Weinig stervorming– Oude sterpopulaties

– Geen koud gas, stof (soms wel in de kern)– Interne bewegingen chaotisch

(lijkt op een gas zonder botsingen)

• Komen vooral in (rijke) groepen voor

• Rontgenhalo: heet gas omringt stelsels

• Ontstaan door samensmelten van schijfstelsels?

Peculaire stelselsbijv. 'de antennae’

optisch

infrarood

X

ISM+CO‘starburst’

Twee samensmeltende schijven

Onregelmatige stelsels• Peculiair (p of Pec): doorgaans sterk

verstoord– Interactie met buur– Kernactiviteit

• Irregulier (Irr) zijn weinig massief met relatief hoge gasmassa.

• Enkele stervormingsgebieden domineren stelsel, dus weinig symmetrisch.

• Spheroidaal (Sph) zijn zeer weinig massief, bevatten losse groepen sterren en (vrijewel) geen gas. Moeilijk te zien.

Algemene eigenschappen• Kleuren

– Sterpopulaties• Kleur van sterlicht verschilt als functie van

leeftijd en metalliciteit van de sterren

• Jong: veel heldere blauwe sterren • Oud: helderste sterren zijn rode reuzen

• Metalliciteitseffect (spectraallijnbedekking): metaalarm ! blauw

Algemene eigenschappen• Spectra

– Sterfotosferen: absorptielijnen+continuum– ISM: emissielijnen– Absorptie door stof in stelsel– Voorbeeld van oud stelsel (‘vroeg-type’)

Jansen + al (NFGS)

Algemene eigenschappen• Spectra

– Sterfotosferen: absorptielijnen+continuum– ISM: emissielijnen– Absorptie door stof in stelsel– Vb. van stervormend stelsel (‘laat-type’)

Jansen + al (NFGS)

Afstanden • Directe geometrische methode onmogelijk • Statistische analyse van combinatie radiele

snelheid (km/s), eigenbeweging (milliboogsec/jaar) en snelheidsmodel begint mogelijk te worden voor zeer nabije stelsels

• Bijna altijd secondaire methoden:– Cepheiden – Helderheden van bolhopen– Helderheden van planetaire nevels

– Helderheden van supernovae– Fluctuatie-helderheden

Massa’s• Oude truc: M(<R)~V2 R / G• Rotatiekrommen

– V(R) ~ const– Dus M(<R) stijgt met R– Maar voorbij de schijf stijgt

L(<R) niet

– Dus M(<R) / L(<R) stijgt snel

– Massa volgt licht niet– Donkere component !!

Massa’s: sterdynamica• Oude truc: M(<R)~V2 R / G

• Snelheidsdispersies– In elliptische stelsels geen cirkelbanen

– Willekeurige baanbewegingen van sterren– Balans tussen kinetische & potentiele

energie: viriaaltheorema

2 x KE + PE = 0– PE ~ G M2 / R– KE ~ M V2 / 2➔ M ~ V2 R / G

Massa’s: gasdruk• Oude truc: M(<R)~V2 R / G

• Hete halos (Roentgenstralen)– Heet gas: evenwicht tussen zwaartekracht

en druk (zie sterstructuur)

metingen

Massa’s: lenswerking• Gravitatielenzen

stelsel waarnemer

Massa’s• Conclusie van alle technieken: M >> Msterren+gas

• DONKERE MATERIE– Zwakke sterren?– Bruine dwergen?– Witte dwergen, neutronsterren?– Zwarte gaten (uit sterren, of niet?)– Elementaire deeltjes?

– Mogelijke massa van DM-kandidaat tussen 10-30 en 10+36 kg !

Actieve melkwegkernen• Voorbeelden:

•– Knipperend centrum van de MW

– Straalstromen (`jets’) (M87 of Cyg A)– Heldere kern in NGC 4151 met brede

spectraallijnen

– Radiostraling

Kernen van elliptische stelsels

• Snel-draaiend schijfje ! grote massaconcentratie• V2 R ~ constant: punt-massa• Massa’s tot 109 Mzon !

! golflengte

Straalstromen uit kernen• M87

• 109Mzon zwart gat in de kern

NGC 4151• Brede emissielijnen, hoge excitaties

+ smallere lijnen van lagere excitatie

Heet, dicht bij de kern, hoge rotatiesnelheden

Koeler, verder van de kern, lagere rotatiesnelheden

Radiomelkwegstelsels• M87 in radiostralen (electronen)

• Straalstroom heeft ver­rijkend effect!

Image courtesy of NRAO/AUI 

RadiomelkwegstelselsCygnus A

Image courtesy of NRAO/AUI

‘hot spot’: straalstroom heeft tot hier een gat geboord in omliggend materiaal

150kpc

Afbuiging van jets• Druk door wind in

extern intergalactisch medium: jets worden afgebogen– ‘ram pressure’

• Gevolg van beweging van radiostelsel door medium

Zwarte gaten in kernen• We denken nu dat zich in het hart van de

meeste melkwegstelsels een supermassief zwart gat bevat– Er is een betrekking tussen de massa van het zwart

gat en de dynamica van de bulge ) Samen gevormd?

Wisselwerking tussen kern en omringende stervorming?

– Meeste melkwegkernen zijn niet actief• ) episodische accretie?

– Zwarte gaten groeien door • Opslorpen van gas, stof en sterren uit hun omgeving• Wederzijds versmelten bij mergers