IL CIELO COME LABORATORIO 2008/2009

Enrico Cescon, Luca Fardin, Eleonora Maset, Enrico Pandin, Carlo Maria Scandolo

  Liceo Scientifico “Guglielmo Marconi”,

Conegliano (TV)

Studio della Storia di Formazione Stellare con STARLIGHT

Lo scopo del lavoro svolto è stato la stima della SFH di 50 galassie attraverso l’analisi dei loro spettri

Confrontando i dati ottenuti relativi a galassie a spirale ed ellittiche, è stato possibile verificare alcuni aspetti della teoria dell’evoluzione galattica relativi ai periodi di formazione stellare.

Le galassie• Sono grandi ammassi di stelle, polveri e gas• Si sono formate tra 600 milioni e 1 miliardo di anni dopo il

Big Bang• Si possono dividere in: ellittiche, a spirale e irregolari

Le galassie ellittiche

• Distribuzione uniforme di stelle• Decremento graduale della luminosità• Scarsa evidenza di gas e polveri• Formazione stellare concentrata nei primi

momenti di vita

Le galassie a spirale

• Presenza di un rigonfiamento centrale (bulge)

• Presenza di bracci che si dipartono dal bulge

• Discreta concentrazione di gas e polveri nei bracci

• Formazione stellare distribuita in più momenti

Parametri fisici che ne influenzano la forma: densità e momento angolare• Protogalassia densa e basso momento

angolare galassia ellittica• Protogalassia poco densa e elevato

momento angolare galassia a spirale

Formazione delle galassie

I dati• Spettri galattici ricavati dall’archivio DR6

del progetto SDSS

• 50 spettri provenienti dalla porzione di cielo indicata in figura, con z<0.1 e -0.6<g-r<1.3

u g r i z

3551 Å

4686 Å

6165 Å

7481 Å

8931 Å

Il telescopio utilizza un sistema di filtri a banda larga chiamato UGRIZ, le cui lunghezze d’onda

medie sono:

Spettro di una galassia a spirale; notare la linea Hα emessa dai gas riscaldati presenti

Spettro di una galassia ellittica; notare l’assenza della linea di emissione Hα

Elaborazione dati

• Rimozione dell’effetto di estinzione galattica dato dall’assorbimento da parte dei gas della galassia di alcune lunghezze d’onda dello spettro

• Azzeramento del redshift grazie alla formula

0

0

z

Per eliminare il redshift si è preso come riferimento la riga Hα per le spirali e Na per le ellittiche

• Modifica degli spettri per associare ad ogni pixel 1 Å di lunghezza d’onda

• Smussamento spettri tramite la sostituzione di 5 successivi valori di λ con la loro media

STARLIGHT

• Programma che stima la composizione stellare di una galassia analizzandone lo spettro, basandosi su combinazioni di 45 tipi di stelle suddivise in 15 classi d’età e 3 classi di metallicità

• Utilizza un processo così schematizzabile:

45452211

45

1

... sasasasaSpi

ii

In rosso lo spettro di una galassia a spirale modificato con IRAF. In blu lo spettro creato da STARLIGHT.

In rosso lo spettro di una galassia ellittica modificato con IRAF. In blu lo spettro creato da STARLIGHT.

Tabella di output di STARLIGHT con la frazione in millesimi di luce emessa dalle stelle delle 15 classi d’età

Classe di etàEtà (yr) Luce

1 1*10^6 27,7670000000

2 3,16*10^6 47,7420000000

3 5,01*10^6 0,0000000000

4 1*10^7 164,2960000000

5 2,512*10^7 98,2490000000

6 4*10^7 3,6326388889

7 1,0152*10^8 13,5470000000

8 2,8612*10^8 43,9860000000

9 6,4054*10^8 0,0000000000

10 9,0479*10^8 0,0000000000

11 1,434*10^9 60,1610000000

12 2,5*10^9 284,6050000000

13 5*10^9 31,1780000000

14 1,1*10^10 87,7220000000

15 1,3*10^10 152,3630000000

Esempi di grafici realizzati con i dati forniti da STARLIGHT

14

111

9

15spirali blu con più di 8 eventi

spirali blu con meno di 8 eventi

spirali rosse con più di 8 eventi

spirali rosse con 8 eventi

ellittiche con 5 eventi

Risultati

25

5

5

1

14spirali blu con evento < 10^8 anni fa

spirali rosse con evento < 10^8 anni fa

spirali rosse senza evento a 10^8 anni fa

ellittiche con evento < 10^8 anni fa

ellittiche senza evento a 10^8 anni fa

Grafico della SFH di una galassia a spirale blu

Grafico della SFH di una galassia a spirale blu con consistenti eventi di formazione più recenti di 10^8 anni fa

Grafico della SFH di una galassia ellittica

Grafico della SFH dell’unica galassia ellittica con un evento di formazione a 10^8 anni fa

Conclusioni

• Verifica del collasso monolitico delle galassie ellittiche sono composte da stelle vecchie, rosse e fredde

• Verifica della continuità della formazione stellare nelle galassie a spirale

• Le ellittiche sono le galassie più vecchie dell’Universo, come già affermato da R. Bender

Bibliografia

• Studio della Popolazione Stellare nelle Galassie di M. Bano, A. Campa, M. Gusella, F. Righetti - “Il cielo come laboratorio 2006-2007”, 2007.

• Galaxies, Cosmology and Dark Matter di Bender R. – Conferenza, 2000.

• Star formation history in the Small Magellanic Cloud: the case of NGC 602 di M. Cignoni, E. Sabbi et al. – The Astrophysical Journal, 2009

• Introduzione all’astronomia di H. L. Shipman – Zanichelli, 2000

• http://www.sdss.org/dr6• http://nedwww.ipac.caltech.edu/