universet: utvidelse og avstander aktive galakser

Universet: Utvidelse og avstander

Aktive galakser

Forelesning 19 – AST1010 Universets ekspansjon og Hubbles lov

Avstandsmålinger og avstandsstigen

Radiogalakser og kvasarer

Enhetsmodell for aktive galakser

AST1010 - Universet 2

Rødforskyvning og universets utvidelse.

Vi ser hvordan Vi ser hvordan forskyvningen av forskyvningen av bølgelengden til bølgelengden til spektrallinjene øker spektrallinjene øker med økende avstand med økende avstand til de galakser som til de galakser som sender ut strålingensender ut strålingen.


Hubbles lov

• Hubbles lov er:

v = H0 x d

der v er den målte hastigheten bort fra oss og d er avstanden til galaksehopen.

• Galaksene beveger seg bort fra oss i alle retninger fordi selve rommet utvider seg.

• Ikke hastigheter i vanlig forstand, men rommet utvider seg og ”strekker” ut lysets bølgelengde.


Endelig eller uendelig univers?

• Vil universet alltid utvide seg eller vil det etter en tid begynne å trekke seg sammen igjen?– Er rommet endelig eller uendelig?

• Svaret kan ha sammenheng med hvor mye masse vi har i universet som gjennom gravitasjon vil bremse utvidelsen.

• Hva om vi også har en frastøtningskraft? Spørsmålet er blitt aktuelt de siste 8-10 år.

• Svar på spørsmålet kan vi få ved å studere galaksenes bevegelser på store avstander.


Hubbles lov og universets alder

• Kan bruke Hubbles lov til å estimere universets alder.

er tiden som har gått siden en galakse som nå er i avstand d var svært nær oss.

• Denne galaksen beveger seg nå med hastighet v bort fra oss.

• Da er: d = v , som med Hubbles lov gir: v = H0 v = 1/H0.

• Det er forutsatt at hastigheten, v, ikke er endret siden bevegelsen startet.

• Nedbremsing pga. gravitasjon gir = 2/3 1/H0.


Bestemmelse av H0

• Rødforskyvning er vel definert og lett å måle: z = ( – 0)/0.

• Rødforskyvning relaterer til hastighet gjennom z = [(c + v)/(c-v)]1/2 – 1 z ~ v/c bare for v<<c.

• Kritisk med gode målinger av avstand.• Avstand til svært fjerne objekter må måles,

fordi avviket fra en lineær kurve først viser seg langt borte.

• Må benytte flere metoder som til sammen utgjør en trappestige for avstandsmåling (en ”distance ladder”).


Avstandsstigen


Tully Fisher metoden


Avstandsstigen


Verdien av H0

Den beste bestemmelsen gir H0 = 74.2 +/- 3.6 km s-1 Mpc-1

Regner vi ut antall kilometer i en million parsec (Mpc) så har vi: 1 Mpc = 3.086 1019 km H0 = 2.40 10-18 s-1

= 4.16 1017 s = 13.2 109 år


Very early galaxiesz ~ 6-7, ~700 millioner år etter Big Bang


Aktive galakser – radiogalakser, kvasarer,

Seyfert galakser


Den første radiogalaksen • Radioastronomiens far var amerikaneren Grote

Reber. – han var den første som observerte radiobølger fra

kosmos i 1936.

• Reber fastla tre radiokilder: Sagittarius A (i Melkeveiens sentrum), Cassiopeia A (en SNR) og Cygnus A (en radiogalakse).

• Cygnus A identifisert i 1950 med en galakse som har rødforskyvning: v = 14,000 km s-1.

• Radiostråling fra Cygnus A er 107 ganger så sterk som radiostrålingen fra Andromeda- galaksen, selv om den er 635 million lysår unna!


Bilde av radiostrålingen fra Cygnus ARadiostrålingen kommer fra lobene som ligger160,000 Ly fra hverandre. Tatt med VLA.


Hva var radiokildene?

• Radiogalaksene ble først katalogisert.

• Det var viktig å identifisere dem med synlige objekter.

• Vanskelig å finne motsvarige objekter i synlig lys.• de tidlige radiomålingene hadde dårlig

vinkeloppløsning.

• Man fant gjerne stjerner med merkelige spektra.


3C 48 – ser fullstendigut som en stjerne.

3C 273 – en stjernemed en lang jet uttil siden.


Radiogalakser og kvasarer• Radiogalakser sendte ut stråling fra store

”lober” langt borte fra et sentral objekt.

• Det sentrale objektet var stjernelignende med svært høy rødforskyvning.

• Fant etter hvert andre stjernelignende objekter med stor rødforskyvning, som ikke sendte ut radiostråling.

• Alle ble kalt kvasi-stellare objekter, Quasi Stellar Objects, forkortet til kvasarer.

• 90% av alle QSO stråler bare i synlig lys.


Kvasarene har galakser rundt seg


Kvasarer: ”In a galaxy far away and long ago”


Styrke av strålingen fra ulike typer aktive galakser


Strålingen fra kvasarer kan variere raskt

Raske variasjoner (uker/dager) betyr at kilden for strålingen er liten.


Drivkraft for kvasarer• Kilden for kvasarers energi:

– er liten i utstrekning,– er langt borte,– stråler tilsvarende sterkt – 100 til 10000

ganger utstrålingen fra Melkeveien.

• Kandidat for energimekanisme:– gravitasjonsenergi frigjort fra masse

som faller inn i et stort sort hull.

• Ingen annen kjent mekanisme, frigjør energi så raskt og effektivt!– forklarer rask variasjon i strålingen.

AST1010 - Universet

Kvasarer Stjernelignende. Spiral-galakser. Radio&optisk eller bare optisk stråling.Stor rødforskyvning.

Radiogalakser Radio, store lober.Elliptiske galakser.

Seyfert galakser Optisk, brede/smale linjer. Sterkt variable.Spiralgalakser.

BL Lac objekter”Blazars”

Synkrotronstråling. Sterkt variable.Elliptiske galakser.

Flere typer aktive galakser


Synkrotronstråling og temperatur stråling


Ensartet modell for alle AGNAGN – Active Galactic Nuclei

• Drivkraften i alle typer aktive galaksekjerner – AGN - er et supermassivt sort hull med masse i området milliarder av solmasser.

• Hullet er omgitt av en skive med gass – en akresjonsskive – og gassen i skiven faller inn i det sorte hullet.


En akresjonsskive rundt et sort hull


Modell for alle AGN (forts.)

• Drivkraften ….. et sort hull• …omgitt av akresjonsskive. • Rundt hullet og akresjonsskiva har

man en stor smultring (en torus) av støv.

• Arten av aktiv galakse avhenger av synsvinkelen inn mot akresjons-skiven og det sorte hullet.


Kjernen i den aktive galaksen NGC 4261T.v.: Radiobildet av jets – optisk bilde av kjernenT.h.: Gass- og støvtorus i kjernen, ~ 800 Ly


Modell av Seyfert galakser typer 1 og 2


Dopplerbilde av rotasjon i kjernen til M84


Konklusjon om modellen

Vi har observert både torus og høy rotasjon i senter for flere AGN

Gir tillit til at modellen er i storetrekk korrekt

39AST1010 - Universet

Slutt på forelesning 2

Slutt på forelesning 19Neste gang:Kosmologi

universet: utvidelse og avstander aktive galakser

Documents