poblaciones estelares en galaxiaswebs.ucm.es/info/astrof/users/fjg/poblaciones/poblaciones1.pdf ·...
TRANSCRIPT
11/04/200511/04/2005 Poblaciones Estelares en GalaxiasPoblaciones Estelares en Galaxias 11
PoblacionesPoblaciones EstelaresEstelares(en (en galaxiasgalaxias y y ccúúmulosmulos estelaresestelares))
CursoCurso de de doctoradodoctoradoJavier Javier GorgasGorgas, Javier Cenarro y , Javier Cenarro y
NicolNicolááss CardielCardiel
2211/04/200511/04/2005 Poblaciones Estelares en GalaxiasPoblaciones Estelares en Galaxias
PoblacionesPoblaciones EstelaresEstelares1.1. IntroducciIntroduccióónn2.2. EvoluciEvolucióónn estelarestelar
PoblacionesPoblaciones EstelaresEstelares en en GalaxiasGalaxias3.3. PoblacionesPoblaciones estelaresestelares en en galaxiasgalaxias del del GrupoGrupo LocalLocal4.4. SSííntesisntesis empempííricarica de de poblacionespoblaciones5.5. ModelosModelos de de ssííntesisntesis evolutivaevolutiva6.6. PoblacionesPoblaciones estelaresestelares en en galaxiasgalaxias elelíípticaspticas7.7. ElElíípticaspticas a alto a alto corrimientocorrimiento al al rojorojo
CCúúmulosmulos EstelaresEstelaresPrPráácticascticas
3311/04/200511/04/2005 Poblaciones Estelares en GalaxiasPoblaciones Estelares en Galaxias
1 1 -- IntroducciIntroduccióónn1. El concepto de población estelar
2. Antecedentes históricos
a) Walter Baade (1944)
b) Interpretación de las poblaciones de Baade
c) La conferencia del Vaticano
d) Dificultades al modelo simple
3. Representación esquemática de las poblaciones estelares
a) El criterio simple de Baade
b) Clasificación unidimensional
c) Clasificación bidimensional
d) Representación tridimensional (cajas de poblaciones)
4411/04/200511/04/2005 Poblaciones Estelares en GalaxiasPoblaciones Estelares en Galaxias
1 1 -- IntroducciIntroduccióónnBaade (1944) PoblacionesPoblaciones EstelaresEstelares
El El contenidocontenido estelarestelar de de diferentesdiferentes galaxiasgalaxias (o (o subsistemassubsistemas) ) puedepuedeser ser diferentediferente..
POBLACIPOBLACIÓÓN ESTELAR:N ESTELAR: ConjuntoConjunto de de estrellasestrellas con con edadesedades, , composicionescomposicionesququíímicasmicas y y cinemcinemááticatica similaressimilares
ObjetivoObjetivo:: EstudiarEstudiar la la historiahistoria y y evolucievolucióónn galgaláácticactica
Cinemática
Tipo de estrellas Situación en la Galaxia
Tipo de variables
Esquema original de Baade:
• Población I (galaxias Irr)
• Población II (galaxias Es)
(relacionado con la clasificaciónde galaxias)
Situación real más compleja:
• Las galaxias están compuestas pordiferentes subsistemas con diferenteslocalizaciones y cinemática
(¿con diferentes edades y metalicidades?)
5511/04/200511/04/2005 Poblaciones Estelares en GalaxiasPoblaciones Estelares en Galaxias
AntecedentesAntecedentes histhistóóricosricos
BaadeBaade (1944, ApJ, 100, 137)(1944, ApJ, 100, 137)Las Las estrellasestrellas del del bulbobulbo de M31 (+ M32 y NGC 205) son de M31 (+ M32 y NGC 205) son similaressimilares a a laslas estrellasestrellas mmáássbrillantesbrillantes de de loslos ccúúmulosmulos globularesglobulares, y , y diferentesdiferentes a a laslas estrellasestrellas de la de la vecindadvecindad solarsolar
• Tipo I(O,B; vecindad solar, cúmulosabiertos)
• Tipo II(cúmulos globulares, bulbo de M31)
Tipo II
Clasificación de Oort (1926) basada en la cinemática:
• Baja velocidad Tipo I• Alta velocidad Tipo II
Tipo I
6611/04/200511/04/2005 Poblaciones Estelares en GalaxiasPoblaciones Estelares en Galaxias
AntecedentesAntecedentes histhistóóricosricosDiagramasDiagramas HH--R de R de ccúúmulosmulos galgaláácticoscticos ((SandageSandage & Schwarzschild 1952)& Schwarzschild 1952)
VariaciVariacióónn en en loslos puntospuntos de de girogiro de la de la secuenciasecuencia principal (SP)principal (SP)
DiferenciasDiferencias en en edadedad
PrimerasPrimeras trazastrazas evolutivasevolutivas (Hoyle & Schwarzschild 1955) (Hoyle & Schwarzschild 1955) (de SP a RG)(de SP a RG)Las Las trazastrazas evolutivasevolutivas dependendependen de la COMPOSICIde la COMPOSICIÓÓN QUN QUÍÍMICAMICA
Para Para ccúúmulosmulos galgaláácticoscticos ((ejej. M67). M67) metalicidad solarmetalicidad solarPara Para ccúúmulosmulos globularesglobulares 1/100 de la metalicidad solar1/100 de la metalicidad solar
Las Las gigantesgigantes de de altaalta velocidadvelocidad tienentienen bandasbandas ddéébilesbiles de CNde CNDe De acuerdoacuerdo con con loslos estudiosestudios espectroscespectroscóópicospicos de de ccúúmulosmulos globularesglobulares
TeorTeorííaa de la de la nucleosnucleosííntesisntesis ((cosmologcosmologííaa del del estadoestado estacionarioestacionario))Se Se explicanexplican laslas diferenciasdiferencias en metalicidad en en metalicidad en relacirelacióónn con la con la edadedadBases de la EVOLUCIBases de la EVOLUCIÓÓN GALN GALÁÁCTICA (CTICA (generacionesgeneraciones estelaresestelares))
7711/04/200511/04/2005 Poblaciones Estelares en GalaxiasPoblaciones Estelares en Galaxias
AntecedentesAntecedentes histhistóóricosricosConferenciaConferencia del del VaticanoVaticano ((““Stellar PopulationsStellar Populations””, 1958), 1958)
PROPIEDADESPROPIEDADES POBLACIPOBLACIÓÓN IN I POBLACIPOBLACIÓÓN IIN II
DiagramaDiagrama HRHR CCúúmulosmulos galgaláácticoscticos CCúúmulosmulos globularesglobulares
LocalizaciLocalizacióónn DiscoDisco HaloHalo
VelocidadesVelocidades BajasBajas AltasAltas
ÓÓrbitasrbitas PlanasPlanas y y circularescirculares InclinadasInclinadas y y excexcééntricasntricas
MateriaMateria interestelarinterestelar AsociadaAsociada No No asociadaasociada
EdadEdad JovenJoven (y (y viejavieja)) ViejaVieja
MetalicidadMetalicidad AltaAlta BajaBaja
Clasificación demasiado simplista
8811/04/200511/04/2005 Poblaciones Estelares en GalaxiasPoblaciones Estelares en Galaxias
AntecedentesAntecedentes histhistóóricosricosConclusionesConclusiones de la de la ConferenciaConferencia del del VaticanoVaticano
11 PoblaciPoblacióónn II del haloII del haloSubenanasSubenanas; ; ccúúmulosmulos globularesglobulares; RR ; RR LyraeLyraecon T > 0.4 con T > 0.4 ddííasas
22 PoblaciPoblacióónn II II intermediaintermediaV(zV(z) > 30km/s; Variables de largo ) > 30km/s; Variables de largo periodoperiodo (T (T < 250 < 250 ddííasas); ); estrellasestrellas anterioresanteriores a M5a M5
33 PoblaciPoblacióónn II del discoII del discoNNúúcleocleo galgaláácticoctico; GR ; GR brillantesbrillantes; ; nebulosasnebulosasplanetariasplanetarias; RR ; RR LyraeLyrae con T < 0.4 con T < 0.4 ddííasas; ; estrellasestrellas con con llííneasneas ddéébilesbiles
44 PoblaciPoblacióónn I I intermediaintermediaEstrellasEstrellas de de tipotipo A; A; enanasenanas M; M; estrellasestrellas con con llííneasneas intensasintensas
55 PoblaciPoblacióónn I I extremaextremaGas; Gas; estrellasestrellas jjóóvenesvenes en en brazosbrazos; ; supergigantes; supergigantes; cefeidascefeidas; ; estrellasestrellas T T TauriTauri
9911/04/200511/04/2005 Poblaciones Estelares en GalaxiasPoblaciones Estelares en Galaxias
AntecedentesAntecedentes histhistóóricosricosDificultadesDificultades al al modelomodelo simple:simple:
Los Los espectrosespectros de M31 y Es de M31 y Es gigantesgigantes poseenposeen bandasbandas de CN de CN similaressimilaresa a laslas de la de la PoblaciPoblacióónn I (I (no son no son ddéébilesbiles) (Morgan & ) (Morgan & MayallMayall, 1957), 1957)
PoblaciPoblacióónn I I viejavieja óóPoblaciPoblacióónn II II ricarica en en metalesmetales
DiferenciasDiferencias en en composicicomposicióónn ququíímicamica dentrodentro de de unauna mismamisma poblacipoblacióónnDispersiDispersióónn en metalicidades en metalicidades (la (la razrazóónn enanas/gigantesenanas/gigantes eses mayor en Es mayor en Es queque en en ccúúmulosmulos globularesglobulares o la o la vecindadvecindad solar)solar)
IdentificaciIdentificacióónn de de estrellasestrellas con con llííneasneas anormalmenteanormalmente intensasintensas(super(super--metalmetal--rich)rich) ((SpinradSpinrad & Taylor, 1969)& Taylor, 1969)InterpretaciInterpretacióónn conflictivaconflictiva
No No existenexisten, en general, , en general, poblacionespoblaciones estelaresestelares simples. simples. ExistenExistenrangosrangos de de edadedad importanteimportante ((HistoriaHistoria de la de la formaciformacióónn estelarestelar))
La metalicidad es el parámetro principal
101011/04/200511/04/2005 Poblaciones Estelares en GalaxiasPoblaciones Estelares en Galaxias
RepresentaciRepresentacióónn esquemesquemááticatica de de laslaspoblacionespoblaciones estelaresestelares
• Criterio de Baade: Clasificación unidimensional basada en variosparámetros (dos puntos)
tipo de galaxias
ROJO AZUL
E’s S, Irr’s
SI
NO
bajas
altas
Pob I
Pob IIVelocidades
estelaresgas y polvo
Color de la estrellamás brillante
111111/04/200511/04/2005 Poblaciones Estelares en GalaxiasPoblaciones Estelares en Galaxias
RepresentaciRepresentacióónn esquemesquemááticatica de de laslaspoblacionespoblaciones estelaresestelares
• Interpretación por evolución estelar: Edad estelar y abundancia química
Edad →
Met
alic
idad
→
Pob I
Pob II
• Enriquecimiento químico
• Rango continuo de metalicidades
• Posibilidad de poblaciones intermedias
121211/04/200511/04/2005 Poblaciones Estelares en GalaxiasPoblaciones Estelares en Galaxias
RepresentaciRepresentacióónn esquemesquemááticatica de de laslaspoblacionespoblaciones estelaresestelares
• Clasificación bidimensional: Pueden existir:
Estrellas viejas ricas en metales
Estrellas jóvenes pobres en metales
Evolución química: Variación en las historias de la formación estelar
SMC: lenta formación estelar (estrellasjóvenes y de baja metalicidad)
No puede existir un sistema (único, bienmezclado) con estrellas viejas y alta Z juntoa estrellas jóvenes y baja Z
III
edad
met
alic
idad
vieja joven
baja
alta
SMC
E’s
10 8 6
–2
–1
0
log edad (años)
log
[Fe/
H]
SMC
MWG
131311/04/200511/04/2005 Poblaciones Estelares en GalaxiasPoblaciones Estelares en Galaxias
RepresentaciRepresentacióónn esquemesquemááticatica de de laslaspoblacionespoblaciones estelaresestelares
• Cajas de poblaciones (Hodge 1989): Hacen falta 3 variables:
Edad, metalicidad y ritmode formación estelar Evolución galáctica simple
141411/04/200511/04/2005 Poblaciones Estelares en GalaxiasPoblaciones Estelares en Galaxias
RepresentaciRepresentacióónn esquemesquemááticatica de de laslaspoblacionespoblaciones estelaresestelares
• Cajas de poblaciones (Hodge 1989):
La Galaxia
Población II (cúm. glob.)Población I pura