Les 1 en 2: Inleiding en Planning, Refresh some concepts

Question 1

Hoe kun je de massa van een melkwegstelsel afschatten?

Answer 1

• beweging van sterren in de melkweg bekijken. Uit de positie/snelheid van de sterren kan je de gravitationale krachten op de sterren bepalen waaruit de massa kan bepaald worden.
  ==> Stellaire dynamica
• rotatiecurve van de melkweg bekijken. Deze beschrijft de snelheden van sterren en gaswolken i.f.v. hun afstand tot het galactisch centrum. ==> uit rotatiecurve kan de massaverdeling binnen melkweg bepaald worden. ==> ook weer Newton

v = sqrt(G*M(R) / R), v = rotatiesnelheid

Question 2

Hoe worden de rotatiecurves opgemeten?

Answer 2

• Spectroscopie: sample van sterren en gaswolken nemen. Daarvan de spectraallijnen bekijken en de doppler-shift meten. Deze shift geeft weer of een object weg van ons (roodverschuiving) of naar ons toe (blauwverschuiving) beweegt en met welke snelheid. Het opgemeten spectrum wordt vergeleken met een spectrum in het labo verkregen. Rotatiecurve is die snelheid ifv de afstand tot centrum van galaxie.
• Radio observaties: doppler-shift van 21cm lijn bekijken. Dus kijken naar neutraal waterstofgas (komt veel voor in galaxy). Uit doppler-shift kan de snelheid van het gas gehaald worden (line-of-sight). Opnieuw de snelheid combineren met afstand = rotatiecurve.

Question 3

Hoe ontdekte Vera Rubin het bestaan van donkere materie?

Answer 3

Ze zag dat de rotatiecurve (bepaald uit sterren die ze kon zien) van de melkweg niet was zoals verwacht.
De massa van de melkweg is constant, als je verderweg van het centrum gaat zou de rotatiesnelheid snel moet dalen. Maar dit was niet het geval (niet snel genoeg). Aan de rand was er teveel massa dat we niet konden zien waardoor de snelheid dus niet daalde maar eerder constant bleef. De “onzichtbare” massa komt van donkere materie.

Question 4

Bespreek verschillende types melkwegstelsels en hun kenmerken.

Answer 4

1) spiraalstelsels: actieve stervorming, disk-stuctuur, spiraalarmen bewegen rond een kleinere bulge (=centrale verdikking met hoge sterconcentratie + kan zwart gat bevatten), sterren bewegen voornamelijk in vlak van de spiraal, rotatiesnelheid, lagere massa.

2) elliptische stelsels: bevat vooral oude sterren (weinig stervorming), ellipsvorm, sterren + materie zijn meer gelijk verdeeld ==> smooth appearance, de bulge is meer dominant dan bij spiraalstelsels, beweging van sterren is hier eerder random i.p.v. welgedefinieerde rotatiesnelheid zoals bij spiraalstelsel

3) irregular galaxies: hebben geen gewone vorm. hebben eerder een random vorm. gevormd uit interacties/botsingen tussen andere galaxies

4) active galaxies: hebben een zeer actief centrum (100x helderder dan de sterren in dat galaxie), extra energie van centrum lijkt te komen doordat stof en gas een accretieschijf vormen rond centraal zwart gat. De zwaartekracht van zwart gat warmt de schijf op zodat de materie licht uitzend in verschillende golflengtes, sommige hebben ook jets vertrekkende uit centrum,
kunnen spiraal, elliptisch of irregular zijn.
Subklasses: Seyfert Galaxie, Quasars, Blazars (= AGN georienteerd naar ons toe)

5) starburst galaxies: hoge stervorming, hoge luminositeit,

Question 5

Wat is de consante van Hubble? Waarvoor is deze nuttig? Hoe wordt deze bepaald?

Answer 5

De constante van Hubble is een maat voor de uitzetting van het universum. Nuttig voor afstandsbepaling in het verre universum. Formule: snelheid = H_0 * afstand. De constante wordt dus bepaald als de evenredigheidsconstante tussen de snelheid van object (galaxie) en de afstand t.o.v. waarnemer.

Question 6

Hoe kwam Hubble achter “zijn” wet (Wet van Hubble)?

Answer 6

Hij bepaalde snelheid (via redshift/dopplereffect) en afstand (via vergelijken van schijnbaar helderheid en intrinsieke helderheid, gebuikte Cepheide variabele sterren als referentie voor de intrinsieke helderheid) van verre galaxiën en zag hierin een lineair verband. Hoe verder een galaxie verwijderd was, hoe sneller hij vanons weg ging. Dit resulteerde in het idee dat het universum expandeert.

Question 7

Herhaling basiselementen van sterevolutie.
Luminositeit, effectieve temperatuur, spectrale klasse, HR-diagram

Answer 7

• Luminositeit (=energie uitgezonden per tijdseenheid): L = 4piR^2 T^4 sigma_sb
  ==> geldt als het spectrum kan beschreven worden door Planck-spectrum
• Effectieve Temperatuur = de temperatuur dat een black body met zelfde straal zou moeten hebben om dezelfde luminositeit uit te stralen als de ster.
• Spectrale klasses: OBAFGKM ==> hangt af van temperatuur
• HR-diagram: luminositeit ifv temperatuur
  of Log(Magnitude) ifv spectraaltypes