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 ( př.n.l.) důsledek hoření hvězdných výparů v zemské atmosféře Olympiodorus mladší ( n.l.) – měla by mít paralaxu (subluminární) => snaha o její změření arabskými astronomy, což se nepovedlo (Alhazen; ) 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 ( ) 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 ly Slunce asi 53000ly od centra

Velká debata 1920 – Kapteynův vs. Shapleyův model Herber Curtis zastával Kapteynův model; ve vesmíru jsou i jiné gal. Pozoroval novy v M31 na fotografických deskách (12); na základě toho určil její vzdálenost na 150kpc (cca 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 (21cm); 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 ly x ly příčka - polomer ly spirální ramena převládají hvězdy populace I výduť (bulge) halo

Anatomie Galaxie disk výduť (bulge) sploštený sféroid ly x ly převládají hvězdy populace II – červené, velmi staré hvězdy (starší 10 miliard let) v centru černá díra (Sagittarius A*) – cca 30000ly 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, M ʘ průměr ly (30kpc) zářivý výkon L ʘ (tj. 7,7·10 36 W) 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. M31), dlouho ale chyběl důkaz, protože mezihvězdná extinkce nám znemožňuje pozorovat vzdálenější oblasti - radioastronomie

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

Jádro galaxie velmi staré hvězdy v kulové hvězdokupě o rozměrech cca 4x5kpc obklopené hustým prstencem mezihvězdné látky velká koncentrace hvězd směrem do středu radiový zdroj SgrA*

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/ Gillessen et al. 4, M ʘ ) 2002 – Rainer Schödel pozorování 52 hvězd blízko Sgr A* - potvrzení teorie černé díry

Plynový oblak G2 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