formaci ón y evolución de galaxias
DESCRIPTION
Formaci ón y Evolución de galaxias. Patricia S ánchez-Blázquez (UAM) Mercedes Mollá (CIEMAT). Composici ón del Universo: 5% de materia “normal” 25% materia oscura 70% energía oscura. Formaci ón de estructuras: simulaciones cosmológicas de formación de galaxias: como el gas forma galaxias. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Formación y Evolución de Formación y Evolución de galaxiasgalaxias
Patricia Sánchez-Blázquez Patricia Sánchez-Blázquez (UAM)(UAM)
Mercedes Mollá (CIEMAT)Mercedes Mollá (CIEMAT)
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
GALAXIAS: ESTRELLAS y ENRIQUECIMIENTO
QUÍMICO
Formación de estructuras: simulaciones cosmológicas de formación de galaxias: como el gas forma galaxias
Formación de estrellas
Composición del Universo: 5% de materia “normal”
25% materia oscura
70% energía oscura Tipos de galaxias
Evolución morfológica de galaxias
Vida y muerte de estrellas.
Evolución estelar: vidas medias y nucleosíntesis
Formación de estrellas dentro de una galaxiaComo evoluciona una galaxia por la evolución de sus estrellas
Parte II
•Poblaciones Estelares
•Enriquecimiento químico
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
Secuencia morfológica de galaxias
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
Hay 40 galaxias en el grupo local de las cuales 37 son enanas: dE´s alrededor de M31 dSph´s alrededor de MWG y M31 dIrr´s las más alejadas del centro
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
Cada galaxia está en un halo de materia oscura
Dentro del halo está el disco que es la parte brillante
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
Estamos aquí
Bulbo
Barra
Disco
Brazos
Existen galaxias espirales con un bulbo prominente y otras con menos bulbo o ninguno
Galaxia espiral simulando la Vía Láctea
Distancia Sol-Centro Galactico= 8kpc=25x10 16km=26000 años-luz
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
Dentro de una galaxia se forman estrellas
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
PROTOESTRELLA
•Nube de gas en colapso gravitatorio•Fraccionamiento•Aumento de la temperatura
Cuando un gas sufre un aumentode presión
o se expande
o se calienta
Las estrellas se forman a partir de nubes de gas
Estas nubes estan compuestas de gas molecular frío
La propia masa hace que se condensen por gravedad en la zona central
Aumenta la densidad y la presión central hasta que las condiciones son suficientes para que comience a haber reacciones nucleares de fusión: equilibrio hidrostático
Eva Villaver & Pepe Cernicharo
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
La posición de las estrellas en este diagrama depende de su masa y de su edad
Las masivas van arriba, las de menos masa en la parte de abajo en la secuencia principal
A medida que envejecen se van saliendo de esta línea hacia arriba y a la derecha
Cuando se les acaba el combustible acaban como enanas blancas o estrellas de neutrones
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
SECUENCIA PRINCIPAL
g
g
g
Pr
PrPr
•Duración inversa a la masa: Masa
Vida
•A partir de 107 K : H He•Presión de
RadiaciónequilibrioGravedad•Etapa estable y larga
Temperatura Efectiva:
OBAFGKM
Más de 25.000º11.000º - 25.000º
7.500º - 11.000º6.000º - 7.500º5.000º - 6.000º3.500º - 5000º
Menos de 3.500º
Masa del Sol: 2 x 1030Kg
Radio del Sol: 700.000 Km
Temperatura del sol: 5.815º
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
Nebulosa del Aguila: región donde estan formandose estrellas, estrellas recien nacidas.
Está a 6500 años-luz.
La imagen esta hecha con XMMM-Newton (rayos-X) + imagen infraroja de Herschel.
Hay una remanente de supernova en su interior, cuya onda de choque destruira las estructuras, incluyendo los conocidos Pilares del Universo.
Créditos: Far-infrared: ESA/Herschel/PACS/SPIRE/Hill, Motte, HOBYS Key Programme ConsortiumX-ray: ESA/XMM-Newton/EPIC/XMM-Newton SOC/Boulanger
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
GIGANTE ROJA La fase comienza cuando se acaba el combustibleg
gg
Desequilibrio Separación entre el núcleo y la envoltura
•Colapso Gravitatorio•Aumento de P y T•Inicio de nuevas reacciones: He C
•Expansión enorme•Reducción de P y T•Color Rojo
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
•La relación del Pto de Giro con la HBLa relación del Pto de Giro con la HB
•La relación del pto de giro con la rama RSGLa relación del pto de giro con la rama RSG
•Extensión del Extensión del blueloopblueloop
•Rama de la subgigantesRama de la subgigantes
DIAGRAMAS COLOR_MAGNITUD: DIAGRAMAS COLOR_MAGNITUD: equivalente del diagrama H-R para las estrellas
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
• CONCEPTO: Población estelar es un conjunto de estrellas de la misma edad y la misma composición química… Es decir que se ha formado en el mismo tiempo de una sola vez.
• Baade (1994)
POBLACIONES ESTELARES
–Población I:Población I: estrellas como las de la Vecindad Solar, asociadas al disco galácticoestrellas como las de la Vecindad Solar, asociadas al disco galáctico..
–Población II:Población II: Estrellas asociadas al halo galáctico distribuidas esferoidalmenteEstrellas asociadas al halo galáctico distribuidas esferoidalmente
Son objetos jóvenes, de alto contenido metálico y con pequeñas dispersiones de velocidadesSon objetos jóvenes, de alto contenido metálico y con pequeñas dispersiones de velocidades
Son objetos viejos, pobres en metales Son objetos viejos, pobres en metales y y con dispersiones altas.con dispersiones altas.
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
Con el Hubble se han observado hasta 10.000 0 20.000 estrellas a la vez.
HST Nuevos diagramas HRHST Nuevos diagramas HR
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
CUMULOS GLOBULARES Los cúmulos globulares reagrupan varios millones de estrellas, a veces centenares de millones, extremadamente concentrados en un grupo compacto de simetría esférica.
Están distribuidos en el halo y en el bulbo de forma esférica, moviéndose en órbitas muy alargadas que pasan cerca del centro galáctico. En las galaxias externas cercanas como M31 y M33 también se han visto alrededor del disco.
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
Cúmulos abiertos con una amplitud grande en edad y en ZCúmulos abiertos con una amplitud grande en edad y en Z
Tienen una estructura mucho más abierta que los CG y contienen solo centenares de Tienen una estructura mucho más abierta que los CG y contienen solo centenares de estrellas. Se mueven siguiendo la rotación galáctica, (estrellas. Se mueven siguiendo la rotación galáctica, ( pequeña) pequeña)
Se han formado en nubes interestelares que ya eran ricas en elementos pesados. Se han formado en nubes interestelares que ya eran ricas en elementos pesados.
Pertenecen al disco galáctico y contienen población I.Pertenecen al disco galáctico y contienen población I.
Numerosas gigantes azules rodeadas de gas y variables Cefeidas.Numerosas gigantes azules rodeadas de gas y variables Cefeidas.
La edad es variable, desde 70 Ga hasta cientos de Ga.La edad es variable, desde 70 Ga hasta cientos de Ga.
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
La posición de las estrellas en este diagrama depende de su masa y de su edad
Las masivas van arriba, las de menos masa en la parte de abajo en la secuencia principal
A medida que envejecen se van saliendo de esta línea hacia arriba y a la derecha
Cuando se les acaba el combustible acaban como enanas blancas o estrellas de neutrones
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXIAlmería, Enero 2012
Física Nuclear y Nucleosíntesis Física Nuclear y Nucleosíntesis Atomo: núcleo rodeado de electrones, carga eléctrica negativa
Núcleo atómico: neutrones y protones, carga eléctrica positiva
Dos núcleos, con cargas positivas, se repelen como dos polos iguales de un imán
Necesitan superar una cierta distancia…cuando estan muy cerca le interacción nuclear o fuerza fuerte puede a la interacción electromagnética
La fusión nuclear o fusión de dos núcleos atómicos produce un nuevo núcleo atómico (corresponde a otro elemento químico) y E
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
Ciclo pp: estrellas de baja masa m<4Mo
Ciclo pp+CNO: estrellas de masa intermedia 4Mo< m < 8Mo
Ciclo CNO+ captura : estrellas masivas m > 8Mo
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
Eva Villaver
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
Production of nuclei in stars: Stellar Production of nuclei in stars: Stellar yieldsyields
QuickTime™ and a decompressor
are needed to see this picture.
QuickTime™ and a decompressor
are needed to see this picture.
Intermediate mass stars:
4 Msun< m < 8 Msun
Burning of 12C
CNO cycle
Production of N (primary)
Eva Villaver
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
• Cuando una estrella pequeña (como el sol) se muere lo hace en forma lenta:
• NEBULOSA PLANETARIA
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
Producción de núcleos atómicosProducción de núcleos atómicos
Estrellas masiva: m > 8Msun
Producción de elementos por procesos alfa
NeOCBeHe 20161284
↔↔↔↔
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
Cuando una estrella grande se muere lo hace con una explosión enorme: SUPERNOVA
Durante la explosión se produce la
nucleosíntesis explosiva
inducida por la onda de choque.
Se crean elementos más allá del Hierro
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
Los elementos químicos se forman por tres procesos
• El oxígeno se crea en estrellas muy masivas (de más de 25 masas solares)• El nitrógeno se produce parcialmente por estrellas de masa menor de 8 masas
solares • El hierro se produce en las explosiones de las llamadas supernovas de tipo Ia
que son explosiones termonucleares de sistemas binarios
En los centros de las estrellas comienzan los procesos de fusión nuclear Los diferentes elementos son expulsados por diferentes tipos de estrellas:
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXICardiff, October 2011
• Low mass stars produce He and C12• Intermediate mass stars produce C,N and O• Massive stars produce O,Ne,Mg,S..,N, and Fe• Binary Systems, SNIa Fe
Cycle pp: low mass stars m<4MoCycle pp+CNO: intermediate mass stars 4Mo< m < 8MoCycle CNO+ capture : massive stars m > 8Mo
The meanlifetimes of different stars explain the relative abundances of elements
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
Espectros estelares: relación con la masa inicial
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
Espectros de poblaciones estelares
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
Variacion con metalicidad
QuickTime™ and a decompressor
are needed to see this picture.
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
Sbc= MWG
Scd= M33
Im =NGC300
Buzzoni (2005)
Coleman(1980)
POBLACIONES ESTELARES INTEGRADAS
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
HISTORIA DE LA FORMACIÓN ESTELARHISTORIA DE LA FORMACIÓN ESTELAR
La historia de la formación estelar se determina comparando un diagrama observado o un espectro observado con otro calculado.
Para ello se usan:1. Trazas evolutivas de estrellas individuales2. Una función inicial de masas3. Una ley de enrojecimiento4. Una ley de formación estelar
En el caso de observar una galaxia completa y obtener un espectro integrado, tenemos poblaciones estelares de diversas edades y metalicidades mezcladas, muchas generaciones de estrellas superpuestas
¿cómo analizar o interpretar estas observaciones?¿cómo analizar o interpretar estas observaciones?
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
Una población vieja y pobre en metales puede tener un espectro similar al de una población joven más metálica
Degeneración edad-metalicidad
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
La relación de las distribuciones espectrales de energía La relación de las distribuciones espectrales de energía con las historias de formación estelar y enriquecimiento con las historias de formación estelar y enriquecimiento
químicoquímico
SFH y AMR
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
QuickTime™ and a decompressor
are needed to see this picture.
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
Gradientes de abundancia en discosGradientes de abundancia en discos
QuickTime™ and a decompressor
are needed to see this picture.
Relación de gradientes con la formación de estrellas en distintas regiones de los discos
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXICardiff, October 2011
THE RADIAL GRADIENTS OF CNO ABUNDANCES
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXICardiff, October 2011
Los puntos Los puntos negros negros representan representan modelos modelos teóricos en el teóricos en el plano N/O vs plano N/O vs O/H O/H comparados comparados con datos con datos (puntos azules y (puntos azules y verdes)verdes)
Nitrogeno vs Oxigeno
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXICardiff, October 2011
Galex data (Mallery et al. 2007)
THE RELATION N/O-SFR-SFHTHE RELATION N/O-SFR-SFH
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
Relación masa-metalicidad
QuickTime™ and a decompressor
are needed to see this picture.
F. Rosales, 2012, astroph
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
NGC3603-HST
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
PleyadesPleyades
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXI
Julio 2012, La Cristalera, La Astrofísica del siglo XXIAlmería, Enero 2012