Galakser 2013 F31

I dag

Hvordan bevæger Solen sig rundt om Mælkevejens centrum?

Hvordan beskriver vi stjernernes bevægelse i Mælkevejen generelt?

Hvordan måler vi stjernernes 3d-hastigheder i Mælkevejen?

2

Hvordan ser Mælkevejens rotationskurve ud? Og hvor ved vi i øvrigt det fra?

Mælkevejens kinematik

MV er ikke massiv, så der vil være differentiel rotation. Rotationen er med uret set ovenfra.

3

Mælkevejens kinematik

MV er ikke massiv, så der vil være differentiel rotation. Rotationen er med uret set ovenfra.

4

𝑈=𝑑𝑅𝑑𝑡

𝑉=𝑅𝑑𝜃𝑑𝑡

𝑊=𝑑𝑧𝑑𝑡

Pekuliær hastigheden

V,)

Solens hastighed = (-10, 5, 7) km/s

6

Solens rotationshastighed

Når vi plotter v vs. u kan vi se adskilte populationer. Ikke mange stjerner har v > 65 km/s (v>0 svarer til hurtigere rotation end LSR). Til gengæld har mange stjerner v < 0 km/s og endda v < -250 km/s. Hvad kan vi konkludere om rotation for populationen mærket ”envelope”? Hvilken komponent i MV passer det med?

7

Spørgsmål – stjerner omkring Solen

Stjernerne ligger stille i forhold til LSR, Solen derimod har en lille hastighed i retning mod stjerne A.a) Skitser stjernernes hastighedsvektor i

forhold til Solen. Indiker positionen af apex og antapex.

b) Indtegn radial- og tangential-hastighedskomposanter.

c) Hvordan lokaliserer vi apex for Solens bevægelse ud fra radial-hastighedsdata af et stort antal stjerner nær Solen?

d) Samme som c) men for tangential-hastighedsdata.

8

Løsning – stjerner omkring Solen

Stjernerne ligger stille i forhold til LSR, Solen derimod har en lille hastighed i retning mod stjerne A.a) Se figurb) Se figurc) Apex er det punkt, hvor

radialhastighederne er mest negative.

d) Apex er det punkt, hvor tangentialhastighederne er 0 samtidig med at de omkringliggende stjerner bevæger sig væk fra punktet.

9

Mælkevejens rotationskurve

Ved at observere rotations-hastigheden af stjerner og gas i MV i forskellige afstande fra GC kan vi bestemme rotationskurven V(R).

R: Objektets afstand fra GCD: Objekts afstand fra Solen: Galaktisk længde: Vinklen mellem Solen og objektet set fra GC

10

Mælkevejens rotationskurve

11

Mælkevejens rotationskurve

, for D << R

(2.56 + 2.59)

12

Mælkevejens rotationskurve nær Solen

Hvis vi plotter radial- og tangentialhastigheder nær Solen, ser vi præcis to sinus-kurver med periode 180 grader faseforskudt med 90 grader.

13

Mælkevejens rotationskurve for R<R0

Pga. extinktion i skiven måler vi i radio/IR, når vi vil bestemme V(R) for R<R0 - typisk 21-cm stråling. Gasskyer findes i hele skiven og radialhastigheder kan nemt måles. Til gengæld er afstanden til en brintsky svær at måle. Derfor bruger vi tangentpunktmetoden.

14

Mælkevejens rotationskurve for R<R0

(2.67, 2.68)

15

Mælkevejens rotationskurve for R<R0

Man kan ligeledes anvende tangentpunktmetoden for 12CO-emission. Vi kan tydeligt aflæse den maksimale rotationshastighed for hver værdi af l. Figuren dækker området mellem -2⁰ < b < 2⁰.

16

Mælkevejens rotationskurve for R<R0

Man kan ligeledes anvende tangentpunktmetoden for 12CO-emission. Vi kan tydeligt aflæse den maksimale rotationshastighed for hver værdi af l. Figuren dækker området mellem -2⁰ < b < 2⁰.

17

Hvordan skal figuren aflæses?

Mælkevejens rotationskurve for R>R0

For 90°< l < 270° kan vi ikke bruge tangentpunktmetoden. For at måle V(R) bruger vi objekter med kendt afstand – fx cepheider.

18

For cepheiderne kan vi let bestemmeog D – og dermed R. Når vi måler Vr kan vi derved bestemme V(R). Hvert objekt bidrager til et punkt, men pga. usikker-hederne, er rotationskurven dårligere bestemt for R>R0, end for R<R0.

Mælkevejens rotationskurve for R>R0

Rotationskurven aftager ikke udad for R>R0, som vi ellers forventer fra fordelingen af gas og stjerner (husk de aftager eksponentielt).For at holde V(R) konstant må vi have M R. Der er altså mørkt stof i MV!

2.54

19

Resumé

Mælkevejen er ikke massiv, så den oplever differentiel rotation.

Solen bevæger sig omtrent på en cirkelbane om centrum, defineret som LSR, med 220 km/s.

I forhold til LSR bevæger Solen sig dog lidt hurtigere rundt, lidt indad og lidt op af planen.

20

Hastigheden af LSR kan fx udledes ud fra den gennemsnitlige hastighed af halostjerner i forhold til LSR.

Mælkevejens rotationskurve kan beregnes ud fra tangentialpunktmetoden (R<R0), Oorts konstanter (RR0) samt fra fx cepheider (R>R0). Rotationskurven bekræfter eksistensen af mørkt stof i Mælkevejen.