AS 42A: Astrofísica de Galaxias Clase #17 Profesor: José Maza Sancho 18 Mayo 2007 Profesor: José Maza Sancho 18 Mayo 2007

Masa del cúmulo por la emisión en rayos-X. En 1971 con datos del satélite UHURU se confirmó que los cúmulos de galaxias emitían en rayos-X. Esta emisión tiene su origen en grandes cantidades de gas muy caliente que perméa todo el cúmulo, el espacio intergaláctico. Las temperaturas del gas van de los 10 7 a los 10 8 grados Kelvin. En 1971 con datos del satélite UHURU se confirmó que los cúmulos de galaxias emitían en rayos-X. Esta emisión tiene su origen en grandes cantidades de gas muy caliente que perméa todo el cúmulo, el espacio intergaláctico. Las temperaturas del gas van de los 10 7 a los 10 8 grados Kelvin.

Actualmente los avance en la astronomía de rayos-X han permitido identificar cúmulos de galaxias por su emisión en rayos-X, mejor que por métodos ópticos. En el óptico han muchas galaxias que confunden a la hora de decir donde hay un cúmulo. En rayos-X las fuentes adicionales de rayos-X son muy distintas a los cúmulos y además son variables, a diferencia de los cúmulos. Actualmente los avance en la astronomía de rayos-X han permitido identificar cúmulos de galaxias por su emisión en rayos-X, mejor que por métodos ópticos. En el óptico han muchas galaxias que confunden a la hora de decir donde hay un cúmulo. En rayos-X las fuentes adicionales de rayos-X son muy distintas a los cúmulos y además son variables, a diferencia de los cúmulos.

¿Cuál es el mecanismo de emisón de los rayos-X? El espectro emitido es continuo y ancho, característico del “bremsstrahlung termal” que es asociado con un gas ionizado muy caliente. ¿Cuál es el mecanismo de emisón de los rayos-X? El espectro emitido es continuo y ancho, característico del “bremsstrahlung termal” que es asociado con un gas ionizado muy caliente.

La energía del fotón emitido es: Donde k es la constante de Boltzmann (1,38  J  K -1 ). Fotones con energías entre 1 y 10 kev ( 1 kev = 1,6  J) son típicos de gas a una temperatura entre 10 7 y 10 8 Kelvin. La energía del fotón emitido es: Donde k es la constante de Boltzmann (1,38  J  K -1 ). Fotones con energías entre 1 y 10 kev ( 1 kev = 1,6  J) son típicos de gas a una temperatura entre 10 7 y 10 8 Kelvin.

La emisión de rayos-X del cúmulo pueden utilizarse para determinar la masa del cúmulo, utilizando argumentos de equilibrio hidrostático. El ICM (intracluster medium) debe estar en equilibrio entre la presión del gas y la atracción gravitacional. Las masas resultantes son de a masas solares muy superiores a la suma de las masas en las galaxias y en ICM. La emisión de rayos-X del cúmulo pueden utilizarse para determinar la masa del cúmulo, utilizando argumentos de equilibrio hidrostático. El ICM (intracluster medium) debe estar en equilibrio entre la presión del gas y la atracción gravitacional. Las masas resultantes son de a masas solares muy superiores a la suma de las masas en las galaxias y en ICM.

Masas de cúmulos mediante lentes gravitacionales. Un método completamente diferente para medir la masa de los cúmulos es mediante el efecto que la gravedad tiene sobre la luz. Una de las predicciones de la teoría general de la relatividad de Einstein es que la gravedad afectará la trayectoria de la luz. Un método completamente diferente para medir la masa de los cúmulos es mediante el efecto que la gravedad tiene sobre la luz. Una de las predicciones de la teoría general de la relatividad de Einstein es que la gravedad afectará la trayectoria de la luz.

La trayectoria de la luz se curvará si pasa muy cerca de un objeto suficientemente masivo. Esta predicción fue confirmada en 1919 por una expedición a la isla Príncipe, en la costa de West Africa, liderada por Sir Arthur Eddington. Midiendo las posiciones de la estrellas durante un eclipse total de Sol se determinó la curvatura de la luz que pasaba muy cerca del Sol y se encontró el valor predicho por Einstein. La trayectoria de la luz se curvará si pasa muy cerca de un objeto suficientemente masivo. Esta predicción fue confirmada en 1919 por una expedición a la isla Príncipe, en la costa de West Africa, liderada por Sir Arthur Eddington. Midiendo las posiciones de la estrellas durante un eclipse total de Sol se determinó la curvatura de la luz que pasaba muy cerca del Sol y se encontró el valor predicho por Einstein.

La desviación de la luz es un efecto pequeño. Sólo es posible medirlo para estrellas cuyos rayos pasan muy cerca del limbo solar. La desviación alcanza sólo a 1,74  un valor apenas medible en esa época. La deflección aumenta con al masa del objeto que la produce. Como un cúmulo de galaxias tiene una gran masa podemos esperar que actúe como un lente gravitacional de la luz que lo cruza. La desviación de la luz es un efecto pequeño. Sólo es posible medirlo para estrellas cuyos rayos pasan muy cerca del limbo solar. La desviación alcanza sólo a 1,74  un valor apenas medible en esa época. La deflección aumenta con al masa del objeto que la produce. Como un cúmulo de galaxias tiene una gran masa podemos esperar que actúe como un lente gravitacional de la luz que lo cruza.

Los rayos de luz de la galaxia S serán deflectados por el cúmulo y se verán en la posición I. Las galaxias de fondo también son distorcionadas y se ven imágenes múltiples. Se conocen muchos casos de lentes gravitaciones. Se produce una amplificación de la luz del objeto de fondo distorcionado por el cúmulo. Los rayos de luz de la galaxia S serán deflectados por el cúmulo y se verán en la posición I. Las galaxias de fondo también son distorcionadas y se ven imágenes múltiples. Se conocen muchos casos de lentes gravitaciones. Se produce una amplificación de la luz del objeto de fondo distorcionado por el cúmulo.

Cuando la fuente está perfectamente alineada con el lente se puede ver un anillo alrededor del lente. Este se conoce como anillo de Einstein. El radio angular del anillo de Einstein debe crecer si la masa del lente crece. La fórmula correspondiente para el radio del anillo es: Cuando la fuente está perfectamente alineada con el lente se puede ver un anillo alrededor del lente. Este se conoce como anillo de Einstein. El radio angular del anillo de Einstein debe crecer si la masa del lente crece. La fórmula correspondiente para el radio del anillo es:

Donde: Mmasa del lente D LS distancia del lente a la fuente D L distancia al lente D S distancia a la fuente El corrimiento al rojo de la lente y de la fuente nos da las distancias; El radio del anillo del Einstein nos permite calcular la masa. Donde: Mmasa del lente D LS distancia del lente a la fuente D L distancia al lente D S distancia a la fuente El corrimiento al rojo de la lente y de la fuente nos da las distancias; El radio del anillo del Einstein nos permite calcular la masa.

Las masas que se derivan no descanzan en ninguna hipótesis acerca del cúmulo (virialización), etc.). Las masa que se obtienen para cúmulos están entre y masas solares, consistentes con las qie se determinan mediante el virial y los rayos-X. Las masas que se derivan no descanzan en ninguna hipótesis acerca del cúmulo (virialización), etc.). Las masa que se obtienen para cúmulos están entre y masas solares, consistentes con las qie se determinan mediante el virial y los rayos-X.

En la periferia de todos los cúmulos se produce una pequeña distorsión de las imágenes de fondo, que se conoce como “weak lensing”. Midiendo la señal de weak lensing se puede estimar las masas de los cúmulos. También es posible detectar masa invisible en el universo. Hay varios proyectos que esperan aprender de cosmología a través de observaciones de “weak lensing” (Dark Energy Survey, DES, LSST, etc.). En la periferia de todos los cúmulos se produce una pequeña distorsión de las imágenes de fondo, que se conoce como “weak lensing”. Midiendo la señal de weak lensing se puede estimar las masas de los cúmulos. También es posible detectar masa invisible en el universo. Hay varios proyectos que esperan aprender de cosmología a través de observaciones de “weak lensing” (Dark Energy Survey, DES, LSST, etc.).

Composición de los cúmulos de galaxias. Las masas que se derivan de todos los métodos están en el rango entre y masas solares. Esto confirma y ratifica la existencia de materia oscura. El análisis de los diversos métodos permite ver que la composición de los cúmulos es: Las masas que se derivan de todos los métodos están en el rango entre y masas solares. Esto confirma y ratifica la existencia de materia oscura. El análisis de los diversos métodos permite ver que la composición de los cúmulos es:

Masa en galaxias < 10% Masa en gas intracúmulo 10%-25% Masa oscura 70%-90% La densidad es máxima en las galaxias que concentran un halo de masa oscura. Pese a que la densidad es máxima dentro de las galaxias el volumen ocupado por el cúmulo es mucho mayor y por ello la masa total la domina el cúmulo. Masa en galaxias < 10% Masa en gas intracúmulo 10%-25% Masa oscura 70%-90% La densidad es máxima en las galaxias que concentran un halo de masa oscura. Pese a que la densidad es máxima dentro de las galaxias el volumen ocupado por el cúmulo es mucho mayor y por ello la masa total la domina el cúmulo.

Para el cúmulo Abell 2218 el radio angular de los arcos es de aprox. 1 minuto de arco. La distancia al cúmulo es de 700 Mpc. Estime la masa del cúmulo suponiendo que se encuentra a mitad de camino entre la fuente y nosotros. Para el cúmulo Abell 2218 el radio angular de los arcos es de aprox. 1 minuto de arco. La distancia al cúmulo es de 700 Mpc. Estime la masa del cúmulo suponiendo que se encuentra a mitad de camino entre la fuente y nosotros.