galaxie Galaxie a Mln drha Historie galaxie gravitan

galaxie, Galaxie a Mléčná dráha

Historie • galaxie = gravitačně vázaný strukturovaný a organizovaný systém • z řeckého γαλαξίας • První pozorování v době starověkého Řecka – galaxia hodos • Podle Aristotela (384 -322 př. n. l. ) důsledek hoření hvězdných výparů v zemské atmosféře • Olympiodorus mladší (495 -570 n. l. ) – měla by mít paralaxu (subluminární) => snaha o její změření arabskými astronomy, což se nepovedlo (Alhazen; 965 -1040) • Galileo Galilei v roce 1609 potvrdil charakter Mléčné dráhy – tvořena mnoha hvězdami

Mléčná dráha • Proč je na obloze mléčná dráha? Proč hvězdy nejsou rozmístěné rovnoměrně? • Odpověď přinesli filozofové • Thomas Wright (1750) – první popsal tvar Galaxie a spekuloval o tom, že mlhoviny by mohli být další galaxie • Immanuel Kant (1755) – shodně s T. Wrightem předpokládal diskový tvar Galaxie - General Natural History and Theory of the Heavens • termín „vesmírné ostrovy“

První model Galaxie • William Herschel – 80. roky 18. století • pozorovanie severnej a južnej oblohy • Rozsáhlý katalog mhovin • Předpokládal, že všechny hvězdy mají stejný zářivý výkon, jsou od sebe stejně vzdálené (jako Slunce – Sirius), prostor mezi hvězdami je prázdný/průhledný a že je schopný dohlédnout na okraj

Herschelův model

Kapteynův model • Jacobus Kapteyn (1851 -1922) • Zkoumal pohyb hvězd – není náhodný, pohybují se ve dvou proudech – „k nám“ a „od nás“ – Kapteynovy proudy • Znal absolutní hvězdné velikosti různých typů hvězd • Nepředpokládal mezihvězdnou extinkci

Kapteynův model (zanedbání extinkce) • Uvažoval Rayleighův rozptyl, který ovlivňmuje zejména modrou část spektra • Porovnal vizuální pozorování s pozorováním pomocí fotografických desek (ty jsou citlivé v modré oblasti, měly by tedy více trpět případným zčervenáním) • Ukázalo se že zčervenání je pouze velmi malé a vliv mezihvězdné hmoty tedy zanedbatelný

Harlow Shapley • Pozoroval kulové hvězdokupy a měřil jejich vzdálenosti pomocí proměnných hvězd (RR Lyr a W Vir) • Předpokládal jejich rovnoměrné rozložení kolem centra Galaxie • Disk s průměrem cca 320000 ly • Slunce asi 53000 ly od centra

Velká debata • 1920 – Kapteynův vs. Shapleyův model • Herber Curtis zastával Kapteynův model; ve vesmíru jsou i jiné gal. • Pozoroval novy v M 31 na fotografických deskách (12); na základě toho určil její vzdálenost na 150 kpc (cca 500000 ly) => další „vesmírný ostrov“ • Velké rychlosti vzdalování spirálních mlhovin vylučují jejich gravitační vázanost na Galaxii • Harlow Shapley – Galaxie je mnohem větší a tvoří celý vesmír • Výsledek?

Mezihvězdná extinkce • Robert Julius Trumpler • 1930 – pozoroval otevřené hvězdokupy • Předpokládal stejné velikosti a podle úhlových rozměrů určil vzdálenosti – byly bledší, než by odpovídalo, z čehož usoudil na mezihvězdnou látku, která je cloní • Kapteyn předpokládal pouze rozptyl, významnější je ale absorbce, která není tak silně závislá na vlnové délce

Mezihvězdná látka • Podstatná složka Galaxie – způsobuje extinkci, tvoří se z ní nové hvězdy • plyn • • největší část mezihvězdné hmoty molekulová oblaka oblasti neutrálního vodíku (H I) – září v radiové oblasti (21 cm); 40 -120 K oblasti ionizovaného vodíku (H II) – červené mlhoviny kolem horkých hvězd • prach – cca 1% hmotnosti mezihvězdné látky; křemičitanová, uhlíková, kovová i ledová zrna

Anatomie Galaxie • disk • 1 000 ly x 100 000 ly • příčka - polomer 10 000 ly • spirální ramena • převládají hvězdy populace I • výduť (bulge) • halo

Anatomie Galaxie • disk • výduť (bulge) • sploštený sféroid • 3 000 ly x 20 000 ly • převládají hvězdy populace II – červené, velmi staré hvězdy (starší 10 miliard let) • v centru černá díra (Sagittarius A*) – cca 30000 ly od nás • halo

Anatomie Galaxie • disk • výduť • halo • sféricky tvar, okolo disku • staré hvězdy (populace II) hlavně v kulových hvězdokupách • temná hmota

Galaxie v číslech • hmotnost zářivé látky 5, 8. 1011 Mʘ • průměr 100000 ly (30 kpc) • zářivý výkon 2. 1010 Lʘ (tj. 7, 7· 1036 W) • 100 -400 miliard hvězd • asi 10% hmotnosti zářivé látky mezihvězdná hmota

Fermi Bubbles • objev 2010 družicí Fermi • možný důsledek kolize s jinou galaxií

Galaktická souřadnicová soustava • zavedena 1958 rezoluci IAU • základní rovina přibližně Mléčná dráha – galaktický rovník • galaktický a světový rovník svírají 62° 36’ • galaktická délka l (0° až 360°) • galaktická šířka b (0° až ± 90°) • pravotočivá

Rozložení některých typů objektů

Spirální ramena • zhuštění hvězd a mezihvězdné hmoty – hustotní vlna • díky větší hustotě látky ve spirálních ramenech i dnes vznikají nové hvězdy a vyskytují se zde otevřené hvězdokupy • spirální struktura Galaxie se předpokládala, protože množství pozorovaných galaxií je spirálních (např. M 31), dlouho ale chyběl důkaz, protože mezihvězdná extinkce nám znemožňuje pozorovat vzdálenější oblasti - radioastronomie

Střed Galaxie • směrem do souhvězdí střelce • extinkce ve viditelném oboru až 30 mag -> pouze infračervená a radiová pozorování

Jádro galaxie • velmi staré hvězdy v kulové hvězdokupě o rozměrech cca 4 x 5 kpc • obklopené hustým prstencem mezihvězdné látky • velká koncentrace hvězd směrem do středu • radiový zdroj Sgr. A*

Sagittarius A* (Sgr A*) • radiový zdraj v centru Galaxie • objev 1974 – Bruce Balick a Robert Brown (National Radio Astronomy Obrervatory) • velmi kompaktní a silný • Karl Jansky – rádiový signál prichádza z centra Mliečnej dráhy • předpoklad supermasivní černé díry (podle 2008/2009 - Gillessen et al. 4, 31. 106 Mʘ) • 2002 – Rainer Schödel pozorování 52 hvězd blízko Sgr A* - potvrzení teorie černé díry

Plynový oblak G 2 • oblak který obíhá kolem černé díry ve středu Galaxie • nejvíc se přiblížil 2014; očekávalo se že bude roztrhán gravitační silou černé díry, což se nestalo • mohlo by jít o hvězdu zahalenou hustou prachovou obálkou

Rotace Galaxie • rychlost oběhu hvězd kolem středu Galaxie závisí na jejich vzdálenosti (vychází z měření vlastních pohybů) • model 1 – pevná deska • rovnoměrné rozložení hmoty

Rotace Galaxie • model 2 – s koncentrací hmoty v centrální oblasti (hmotnost jádra >> hmostnost hvězd; podobné Sluneční soustavě) => oběžná rychlost závisí na vzdálenosti nepřímo úměrně

Rotace Galaxie • 1975 – Vera Rubin – objev diferenciální rotace -> hvězdy na okraji mají přiližně stejnou oběžnou rychlost jako hvězdy více ve středu • závislost různá pro různé galaxie