Proprietà fisiche delle Proprietà fisiche delle galassie e loro evoluzionegalassie e loro evoluzione

Stefano CiroiDipartimento di Astronomia

Università degli Studi di Padova

Che cosa è una galassia?

Polveri

Materia oscura

Stelle

Gas

GRAVITA’

serpentescudo

aquila

La Via Lattea

cigno

lira

aquila

sagittario

scorpione

Via Lattea – Scheda

Luminosità ~ 2 x 1010 L

Massa ~ 26 x 1011 M

disco ~ 105 anni-luce h disco ~ 103 anni-luce

No. di stelle ~ 4 x 1011 Densità media di stelle ~ 1 per 125 anni-luce3

Separazione media fra stelle ~ 5 anni-luce

La stella più vicina al Sole, Proxima Centauri, si trova a ~ 4.3 anni-luce

R

V

RVωRV RVωRV

R

V

Cinematica delle stelle

Rotazione rigida o di corpo solido

R

V

kT

R2

3

kT

R2

3

R

V

1/2

2

2

RV

kRV

kRT

R

1/2

2

2

RV

kRV

kRT

R

3a Legge di Keplero

Rotazione kepleriana

R

Vm

R

MmG

FF2

2

centgrav

R

V

Mm

02KU

KU2

1

mV2

1

R

MmG

2

1R

Vm

R

MmG

FF

2

2

2

centgrav

1

23

Teorema del Viriale

Rotazione differenziale

G

RVM

2

G

RVM

2

Distanza dal centro (x 103 anni-luce)

Velo

cità

cir

cola

re (

km/s

ec)

6.13 12.27 18.40 24.54

R ~ 8.5 kpcv ~ 220 km/secT ~ 2.4 x 108 anni

Moto kepleriano

Distanza dal centro (kpc)

Morfologia delle galassie

Galassie Ellittiche

Galassie a Spirale

Gala

ssie

Irr

eg

ola

ri

E0-E7 S0 Sa Sb Sc Irr

Morfologia

Solo bulgeBulge + Disco

Bulge grosso +

Disco

Bulge piccolo +

DiscoSolo disco

Bracci di spirale

Nessuno Nessuno Avvolti Aperti Tracce

GasQuasi assente

Quasi assente

1% 2-5% 5-10% 10-50%

Regioni H II

Nessuna Nessuna Poche Molte Dominanti

Stelle Vecchie VecchieAlcune giovani

Soprattutto giovani

Tipo spettrale

G, K G, K G, K F, K A, F A, F

Colore Rosso Rosso Blu

Massa (M) 108 - 1013 109 - 1012 108 - 1011

Luminosità (L )

106 - 1011 108 - 1011

ν

cλ

ν

cλ

= lunghezza d’onda = frequenzac = velocità della luce = 300 000 km/s

Effetto Doppler

v < 0

v = 0

v > 0

cv

1

νν 0

cv

1

νν 0

c

v

λ

λλz

c

v1λλ

0

00

c

v

λ

λλz

c

v1λλ

0

00

0νν

0νν

0νν

redshift

Spettroscopia

Cinematica delle galassie

i = 0° i = 45° i = 90°

materia oscura

Moti caotici in galassie ellittiche o in bulge di spirale

Dispersione di velocità

1N

vvσ

N

vv

N

1i

2i

N

1ii

Cosa determina la morfologia di una galassia

Interazioni gravitazionali

C:\Programmi\Real\RealOne Player\realplay.exe C:\Stefano\OUTREACH\scuole\CONFERENZE\Chioggia05\colliding_galaxies_with_BH.avi

110 Mpcskm72H

dHv 0

Legge di Hubble

1929 Edwin Hubble scopre che le galassie si allontanano da noi e che la loro velocità di recessione è tanto maggiore quanto maggiore è la distanza da noi

00

0

H

czd

c

v

λ

λλz

(in Mpc) valido se z<1

22zz

2z

H

czd1

cv

1

cv

1

λ

λλz

200

0

(in Mpc)

anni1013.6103.15

103.09

72

1

H

1 97

19

0

0H

1vd

Età dell’Universo

lontano nello spazio = indietro nel tempo

(Mpc)

13 miliardi di anni-luce

La teoria del Big Bang

WMAP

La radiazione di fondo cosmico a 3 K

Chiuso> 1

Piatto= 1

Aperto< 1

Quale futuro per l’Universo?

THE END