La Distribución y la Masa de las Galaxias Clase 2 La Distribución y la Masa de las Galaxias El Universo Local el sistema de la Vía-Láctea el sistema de Andromeda el Grupo Local de Galaxias el Supercúmulo Local los supercúmulos cercanos Más allá del Universo Local el Universo Observable viendo el pasado La Masa de las Galaxias masa Virial velocidad típica curvas de rotación materia obscura Astronomía Extragaláctica y Cosmología Observacional Depto. de Astronomía (UGto) 2006
UA = unidad astronómica = 1,5108 km distancia Tierra-Sol (149.600.000 km) a.l. = año-luz = 9,51012 km distancia que la luz viaja en 1 año (9,5 billones de km) pc = parsec = paralaxe second = 3,11013 km distancia en la cual 1 UA es vista bajo un ángulo de 1” (31 billones de km) kpc = kiloparsec = 103 pc Mpc = megaparsec = 106 pc Gpc = gigaparsec = 109 pc
El Universo Local: la Distribución de Galaxias Pequeña escala: las galaxias NO están distribuidas al azar concentraciones de galaxias pueden ser grupos, cúmulos, supercúmulos o filamentos regiones con las menores densidades de galaxias son llamadas vacíos plan de la Vía-Láctea Distribución de 14650 galaxias de los catalogos UGC, ESO y MCG
El Universo Local: la Distribución de Galaxias plan de la Vía-Láctea Distribución de 1 600 000 galaxias del catalogo 2MASS (infrarojo cercano)
El Universo Local: el sistema de la Vía-Láctea
El Universo Local: la Vía-Láctea y sus satélites Via-Láctea (2MASS) Scl dSph For dSph Car dSph LeoI dSph LeoII dSph Dra dSph Sex dSph UMi dSph Phe dIrr SMC LMC
El Universo Local: la Vía-Láctea y sus satélites Sag DEG CMa dwarf Sagitarius DEG (encontrada a partir de la densidad de brillo de estrellas) [R. Ibata, G. Gilmore & M. Irwin 1994, Nature 370, 6486] Canis Majoris dw (encontrada en los datos 2MASS – asimetrías en la población de gigantes rojas) [Martin et al. 2003, MNRAS 348, 12]
El Universo Local: la Vía-Láctea y sus satélites Ursa Majoris II dw (sobredensidades de estrellas rojas en el SDSS) Boo dw CVn dw [Willman et al. 2005, ApJ 626, 85] Canis Venati dw y Bootes dw (encontradas en los datos del SDSS) [Zucker et al. 2006, ApJ 643, 103 y Belokurov et al. 2006, ApJ 647, L111]
El Universo Local: el sistema de la Vía-Láctea Galaxia Tipo MV D(kpc) Extens.(’) Milky Way S(B)bc -20.9 8.5 21600 1. CMa dwarf1 --- Irr -14.0 8 720 2. Vir SS2 --- dSph 9 30 x 10 3. Sag DEG3 --- dSph(t) -13.8 24 450 x 216 4. LMC ESO 056-G115 SBm -18.5 49 650 x 550 5. SMC NGC 292 Im -17.1 58 280 x 160 6. Boo dwarf4 --- dSph -5.8 60 13 x 8.7 7. UMi dwarf DDO 199 dSph(4) -8.9 69 41 x 26 8. Draco dwarf DDO 208 dSph(0) -8.6 76 51 x 31 9. Sculptor dwarf ESO 351-G030 dSph(3p) -9.8 78 39.8 x 30.9 10. Sextans dwarf --- dSph(3) -9.5 86 30 x 12 11. Carina dwarf ESO 206-G220 dSph(3) -9.4 87 23.5 x 15.5 12. UMa II5 --- dSph -6.8 100 13. Fornax dwarf ESO 356-G004 dSph -13.1 131 12 x 10.2 14. CVn dwarf6 --- dSph -7.9 220 8.4 x 5 15. Leo II DDO 93 dSph -10.1 230 12 x 11 16. Leo I Regulus dSph -11.9 251 9.8 x 7.4 17. Phoenix dwarf ESO 245-G007 dIrr -9.8 390 4.9 x 4.1 1 Martin et al. 2003, MNRAS 348, 12 2 Duffau et al. 2005, ApJ 636, L97 3 Ibata et al. 1994, Nature 370, 6486 4 Belokurov et al. 2006, ApJ 647, L111 5 Willman et al. 2005, ApJ 626, 85 6 Zucker et al. 2006, ApJ 643, 103
El Universo Local: el sistema de Andromeda NGC 185 NGC 147
El Universo Local: el sistema de Andromeda Galaxy Alias Type MV D M31 NGC 224 Sb -21.2 0.76 1. M32 NGC 221 dE2 -16.5 0.76 2. And VIII dSph(p) -15.9 0.55 3. M110 NGC205 dE5p -16.4 0.83 4. And I dSph -11.8 0.79 5. And III dSph -10.2 0.76 6. NGC 147 UGC 326 dE5 -15.1 0.76 7. And V dSph -9.1: 0.81 8. And II dSph -11.8 0.68 9. NGC 185 UGC 396 dE3p -15.6 0.62 10. M33 NGC 598 Sc -18.9 0.85 11. And VII Cas dwarf dSph -9.5: 0.76 12. IC 10 UGC 192 Irr -16.3 0.66 13. And VI Peg II dwarf dSph -10.6 0.78 14. LGS 3 Pis dwarf dIrr/dSph -10.4 0.81 15. Pegasus dwarf DDO 216 Irr -12.3 0.76 16. IC 1613 Irr -15.3 0.72 17. And IX dSph -8.3 0.81
El Universo Local: los miembers (?) lejanos del Grupo Local Galaxy Alias Type MV D Distant satellites 1. N6822 Irr -16.0 0.50 2. LeoA DDO 69 Irr -11.5 0.69 3. Cetus dwarf dSph -10.1 0.78 4. Tucana dwarf dSph -9.6 0.87 5. WLM DDO 221 Irr -14.4 0.95 6. Aquarius dwarf DDO 210 Irr -10.9 0.95 7. Sag DIG Irr -12.0 1.18 8. DDO 155 -10.2 1.20 9. UKS 2323-326 Antlia-Sextans Group 10. NGC 3109 1.30 11. Antlia 1.30 12. Sex A 1.30 13. Sex B 1.30
radio 1.5 Mpc El Grupo Local
El Universo Local: el Grupo Local de Galaxias
El Universo Local: el Grupo Local de Galaxias
El Universo Local: el Grupo Local de Galaxias [van den Bergh 1999, A&AR 9, 273] [van den Bergh 2000, PASP 112, 529]
El Universo Local: la inmediación del GL Vacío Local El Universo Local: la inmediación del GL dirección del Cúmulo de Virgo Antlia- Sextans Maffei Sculptor []
El Universo Local: el Supercúmulo Local descubrimiento del Supercúmulo Local [G. de Vaucouleurs 1953, AJ 58, 30]
El Supercúmulo Local Grupo Local Cúmulo de Virgo radio 30 Mpc
El Universo Local: el Supercúmulo Local [Sparke & Gallagher III, Galaxies in the Universe: an Introduction] [B. Tully 1982, ApJ 257, 389]
El Universo Local: supercúmulo cercanos el supercúmulo Coma-A1367 [Gregory & Thompson 1978, ApJ 222, 784 ] el supercúmulo Perseus-Pisces [Wegner, Haynes & Giovanelli 1993, AJ 105, 1251]
El Universo Local [Fairall 1998, Large Scale Structures in the Universe*]
El Universo Local [M. Hudson 1993, MNRAS 265, 43]
El “Universo Local” radio 300 Mpc
z = λo – λe = H0 d λe c radio 600 Mpc
radio 4 Gpc El “Universo Observable”
Edad del Universo Quasares
Tiempo en retrospectiva (desde que la luz que vemos del objeto lo dejo): ~ 12.9 Ga
La masa de las galaxias: Masa Virial Todos los métodos directos de medición de masa en Astronomía son dinámicos! Teorema del Virial: Cúmulos de estrellas, galaxias y cúmulos de galaxias suelen ser considerados configuraciones estables ligadas gravitacionalmente, es decir, sus “particulas” miembros ya alcanzaron un equilibrio dinámico bajo la influencia de la gravedad. Pruebas de ligazón: tiempos de travesía → ttrav < tsis tsis: edad del sistema ttrav = R / <v> R: tamaño del sistema <v>: velocidad típica o dispersión de velocidades (σ) Ex: Vía-Láctea R = 8.5 kpc <v> = 220 km s-1 trot = 2π R/<v> ≈ 2.5108 a << tMW 1010 a energía mecánica → E < 0 K: energía cinética E = K + U U: energía potencial gravitacional Teorema del Virial: 2 K + U = 0 Mvir = (1/G) V2 RH (no hay variación de masa, las orbitas son periódicas, y el sistema esta relajado dinámicamente)
La masa de las galaxias: Masa Virial σ vrot Orbitas circulares (discos de galaxias espirales): estrellas de población I, nubes de gas, cúmulos abiertos Orbitas isotrópicas (galaxias elípticas y bulbos de espirales): estrellas de población II, cúmulos globulares
Curvas de rotación de espirales Medidas de velocidad de rotación: estrellas – perfil de las líneas de absorpción estelares en el espectro óptico (regiones centrales) gas caliente (HII) – inclinación de la líneas de emisión en el espectro óptico 2D (regiones externas) gás HI – observaciones radio del perfil de la línea 21cm
Curvas de rotación de espirales NGC 2742 región de rotación de cuerpo rígido [V(r) r] velocidad de rotación máxima (Vmax) Diagrama posición velocidad:
Otras estimativas de masa para elípticas Masas a partir de la emisión en rayos-X: la mayoría de las elípticas no tienen gas, pero algunas lo tienen el gas caliente (T 106 K) de H o He completamente ionizados es mas frecuente que el gas frío (HI) la fuente de calentamiento es normalmente el conjunto de explosiones de supernovas el gas caliente emite en la banda de rayos-X se supone que el gas caliente esta en equilibrio hidrostático con el pozo de potencial de la galaxia (la masa total general el potencial que confina el gas) NGC 720
Materia Obscura Jan Oort [1932, Bull. Astron. Inst. Neth. 6, 249], analisando las velocidades de estrellas en las cercanias del Sol, concluyo que as estrellas visibles corresponden a apenas 30-50% de la candidad de materia implicada por suas velocidades Fritz Zwicky [1933, Helw. Phys. Acta 6, 110], por la medida de la dispersión de velocidad de cúmulos ricos, encuentró que era necesario alrededor de 10 hasta 100 veces más masa que la que era visible para mantener los cúmulos ligados Ostriker, Yahil & Peebles [1974, ApJ L 193, L1] and Einasto, Kraasik & Saar [1974, Nature 250, 309] medieran masas de galaxias como función del radio (a partir de las curvas de rotación) y encuentraran que las masas crecen linealmente con el radio hasta al menos 100 kpc, y galaxias normales S y E tienen masas ~ 1012 M
Materia Obscura: Vía-Láctea curva de rotación de la VL trazadores: estrellas, nebulosas planetarias, gas HI, regiones HII, galaxias satélites [Clemens 1985, ApJ 295, 422] [Faber & Gallagher 1979, ARAA 17, 135*]
Materia Obscura: otras escalas [Bahcall et al. 1995, ApJ 447, L81]