Oszacowanie masy supermasywnej czarnej dziury Sgr A* w centrum Drogi Mlecznej

Spis treści
Zadania:

I. Nasza Galaktyka

Klasyfikacja galaktyk


Galaktyki można podzielić ze względu na ich kształt. Klasyfikację tą zaproponował w 1926 roku znany astronom Edwin Hubble, na cześć którego imię otrzymał Teleskop Kosmiczny Hubble'a (HST). Wśród różnych kształtów galaktyk możemy wyróżnić trzy podstawowe: spiralne, eliptyczne, nieregularne oraz raczej rzadsze soczewkowate .




Zdjęcie 3. Klasyfikacja galaktyk według Hubble'a
Źródło: http://www.aik.magazyn.pl/art_show.php?art=gal&m=kosmos



Galaktyki spiralne możemy rozpoznać po charakterystycznych spiralach wychodzących z centralnej części galaktyki. Materia jest skupiona wokół płaszczyzny tworząc dysk o małej grubości (ok. 100 parseków).Dysk galaktyczny w większości zbudowany jest z gwiazd i w mniejszej ilości z materii międzygwiazdowej. Materia zawarta w dysku galaktycznym rotuje wokół środka galaktyki. Ruch tej materii jest uporządkowany, ponieważ prędkość liniowa rotacji jest stała. Największe zagęszczenie gwiazd i materii poza jądrem jest w spiralach, dlatego jest to miejsce narodzin nowych gwiazd. Galaktyki spiralne zawierają przede wszystkim młode gwiazdy. Na zdjęciach można je więc odróżnić po kolorze niebieskim jaki nadają galaktyce młode gwiazdy. Galaktyki spiralne można podzielić na dwa podtypy: z poprzeczką (SBa,SBb,SBc) lub bez (Sa,Sb,Sc). Przykładem galaktyki spiralnej może być chociażby nasza Droga Mleczna lub galaktyka M31 w Andromedzie.




Zdjęcie 4. Galaktyka spiralna M31 w Andromedzie
Źródło:http://pl.wikipedia.org/wiki/Grafika:Andromeda_galaxy.jpg



Galaktyki eliptyczne nie posiadają spiral. Tak jak nazwa wskazuje galaktyka taka ma kształt elipsoidy obrotowej, tworząc dość jednorodną bryłę wraz z centralnym zagęszczeniem w postaci jądra galaktycznego. Gwiazdy w tych galaktykach nie układają się więc w jednej płaszczyźnie, jak ma to miejsce w galaktykach spiralnych, lecz są rozmieszczone w przestrzeni ograniczonej elipsoidą obrotową. Są to galaktyki w większości zbudowane ze starych, chłodnych gwiazd o małej masie. Posiadają małą ilość materii międzygwiazdowej, a czasem nawet w ogóle ona nie występuje. Jednym z przykładów galaktyk eliptycznych jest galaktyka M32 w Andromedzie - satelita galaktyki M31.




Zdjęcie 5. Galaktyka eliptyczna M32 w Andromedzie
Źródło: http://pl.wikipedia.org/wiki/Grafika:M32_hst_big.jpg



Galaktyki nieregularne nie mają zbyt określonej symetrycznej budowy tak jak to ma miejsce w przypadku galaktyk spiralnych czy eliptycznych. Są to skupiska bez jakiegokolwiek charakterystycznego zagęszczenia. Kształtem przypominają obłoki. Zwykle takie galaktyki są mniejsze od pozostałych typów galaktyk i mają dość małą masę. Wśród nich można rozróżnić dwa podtypy: pierwszy to galaktyki nieregularne zbudowane prawie wyłącznie z gwiazd, oraz drugi w którym oprócz gwiazd obserwuje się duże ilości materii międzygwiazdowej. Do typowych galaktyk nieregularnych należą dwie satelity naszej Galaktyki: Mały Obłok Magellana oraz Wielki Obłok Magellana, widziane tylko z półkuli południowej Ziemi.




Zdjęcie 6. Wielki Obłok Magellana
Źródło: http://pl.wikipedia.org/wiki/Grafika:Large.mc.arp.750pix.jpg



Galaktyki soczewkowate mają kształt pośredni pomiędzy galaktykami spiralnymi oraz eliptycznymi. Zbudowane są dwóch charakterystycznych części: rozciągłej części centralnej przypominającej dysk galaktyki spiralnej widziany z boku oraz z halo podobnego jak w przypadku galaktyk eliptycznych, lecz o znacznie mniejszej gęstości. Galaktyki takie zbudowane są ze starych gwiazd i są pozbawione materii międzygwiazdowej.




Zdjęcie 7. Galaktyka soczewkowata NGC 5866
Źródło: http://imgsrc.hubblesite.org/hu/db/2006/24/images/a/formats/web.jpg



Droga Mleczna


Droga Mleczna jest jedną z typowych galaktyk spiralnych. Składa się więc ona z dwóch charakterystycznych części: jądra, nazywanego również wybrzuszeniem centralnym oraz dysku - płaszczyzny, która w ujęciu matematycznym jest osią symetrii rozkładu materii. W skład Drogi Mlecznej wchodzi również halo, zbudowane z bardzo rozrzedzonej materii i gromad kulistych, a także hipotetyczna korona, której istnienie potwierdzają zaledwie obliczenia - jak na razie naukowcom nie udało jej się zaobserwować.

Jądro Galaktyki posiada większą gęstość gwiazd i materii względem dysku galaktycznego. Odległości między gwiazdami są tu o wiele mniejsze niż można to zaobserwować w dysku. Dzięki temu też oddziaływania między gwiazdami w jądrze są znacznie większe. Niestety obserwacje jądra nie są zbyt proste, ponieważ Układ Słoneczny znajduje się w płaszczyźnie dysku Galaktyki, co powoduje zasłonięcie centrum Drogi Mlecznej przez dysk - dlatego też obserwacji nie dokonuje się w zakresie widzialnym, lecz najczęściej w podczerwieni.




Zdjęcie 8. Droga Mleczna - prawdopodobny wygląd
Źródło: http://www.wwu.edu/depts/skywise/a101/milkyway.jpg



Centrum Galaktyki jest miejscem, w którym następują procesy o ogromnych energiach. Podczas obserwacji radiowych i podczerwonych naukowcy obserwują wiele ciekawych procesów, które tutaj występują. Można tutaj m.in. wymienić radioźródła. Jednym z takich bardzo "dynamicznych" miejsc jest przede wszystkim radioźródło Sagittarius A* (w skrócie Sgr A*) w którym to znajduje się supermasywna czarna dziura. Jej masę należy oszacować w tym ćwiczeniu.




Zdjęcie 9. Lokacja Sgr A*
Źródło: http://www.astroex.org/english/exercise6/images.php




Zdjęcie 10. Zdjęcie centrum Drogi Mlecznej w podczerwieni. Najjaśniejsze miejsce to Sgr A
Źródło: http://rsd-www.nrl.navy.mil/7213/lazio/GC/

Validated by HTML Validator (based on Tidy)