Large-scale structure

1
Large-scale structure

• Afstandsbepaling melkwegstelsels
• Lichtkrachtverdeling melkwegstelsels
• (Schechter functie)
• Massa-lichtkracht verhouding
• Donkere materie
• Grote-schaal structuur
• Quasar absorption lines
• Oorsprong structuur

2
Wet van Hubble
expansiesnelheid V H0 D, met D
afstand Beste waarde H0 71 /- 4 km/s /Mpc
Snelheid uit Doppler verschuivingen
voor vltltc
algemeen
3
IJking door onafhankelijke afstandsbepaling
4
Voorbeeld
5
De meest betrouwbare afstandsindicator
Periode - lichtkracht relatie voor Cepheïden


6
A Cepheid variable star in the Galaxy M100, at a
distance of about 56 million lightyear.
7
IJking uit sterevolutieberekeningen Verbetering
nog steeds nodig
8
Hubble (1920) Nieuwe data
Te gebruiken als Standaard lichtbron
9
Afstandsbepalingen

• Cepheiden
• Novae, supernovae
• Heldere sterren
• Tully-Fisher relatie
• Fundamental plane
• Hubble wet

10
SN Ia
11
?M materie dichtheid ?? donkere
energie Als ?M?? 1 vlak heelal
12
(No Transcript)
13
Afstandsladder
14
Schechter lichtkrachtfunctie
Aantal melkwegstelsels ?(L)?L per Mpc3 met
lichtkracht tussen L en ?L wordt gegeven door de
Schechter lichtkrachtfunctie
L gt 0.1 L noemt men een helder of giant
stelsel, in tegenstelling tot een
dwergstelsel L 2 x 1010 Lo, ongeveer de
helderheid van ons
Melkwegstelsel
15
? L
16
Massa-lichtkracht verhouding
Voor hoofdreeks sterren geldt (Mo lt M lt 10
Mo) Maar er zijn meer lichte dan zware
sterren ? voor
hoofdreeks sterren
voor alle sterren
inclusief witte dwergen en gas
17
Systeem LV (LO) M/LV
Pleiaden (open cl.) 4.5 x 103 1
? Cen (bolcl.) 1.0 x 106 4
Carina (dSph) 2.0 x 105 74
Pegasus (dIrr) 2.0 x 107 1.6
NGC 147 (dE) 1.2 x 108 7
Melkweg (Sbc) 1.5 x 1010 gt 10
NGC 5266 (E4) 4.0 x 1010 18
Virgo cluster 1.3 x 1012 350
18
Donkere materie

• Er is blijkbaar veel materie waarvan wel de massa
• wordt gevoeld (via de zwaartekracht), maar geen
• licht uitzendt ? donkere materie
• Normale baryonen (neutronen, protonen, )
• WIMPs Weakly Interacting Massive Particles
• (bijvoorbeeld neutrinos als deze deeltjes een
• rustmassa zouden hebben)
• MOND MOdified Newtonian Dynamics

19
MOdified Newtonian Dynamics
Milgrom (1983) Voor versnellingen kleiner dan
a 10-8 cm s-2 ( c H0
/ 6) nadert de
gravitationele versnelling met f(x) 1 voor
x ltlt 1 en f(x) x voor x gtgt 1 Voordelen -
Vlakke rotatiecurve spiraalstelsel
- Massa-rotatie relatie M ? v4 (?
Tully-Fisher) - Geen donkere
materie nodig Nadelen - Algemene
Relativiteitstheorie moet worden
aangepast of is niet toepasbaar
- Problemen met kosmologie, structuurvorming
20
(No Transcript)
21
Large-scale structure
2dF redshift survey
22
Twee-punts correlatie functie

• Als sterrenstelsels voorkomen met dichtheid n per
  Mpc3, dan is kans om 1 stelsel in volume ?V1 te
  vinden p n?V1.
• Als stelsels random verdeelt zijn kans om
  stelsel in ?V2 te vinden simpel weg n?V2.
• Als stelsels geclusterd en ?V1 in de buurt van
  ?V2 dan een hogere kans.

23
Correlatie lengte

• De gezamelijke waarschijnlijkheid wordt dan
• ?P n2 1?(r12) ?V1 ?V2
• Hierin is ?(r12) de correlatie schaal. Door deze
  te berekenen kunnen we kijken of stelsels
  clusteren of niet.

24
Correlatie lengte
Clustering op 5 Mpc schaal.
r0
25
Simulaties (cold dark matter )
26
(No Transcript)
27
Actieve melkwegstelsels

• AGN (active galactic nuclei) het centrum van een
  melkwegstelsel is veel helderder dan de
  sterpopulatie er om heen.
• Accretie op centraal zwart gat.

28
Quasars hosts

• Maarten Schmidt in 1964 realiseert dat sommige
  ster-achtige objecten zeer ver verwijderde
  sterrenstelsels zijn het spectrum is
  roodverschoven.

29
Spectra actieve stelsels
Seyfert 1 narrowlineLINER
Seyfert 2
30
Host galaxies
31
Unified model of Seyferts
32
Quasar absorptie lijnen
Meten van de large-scale structure met behulp
van absorptielijnen in spectra van heldere en
ver weg staande lichtbronnen - Quasars
(QSOs) - Gamma-ray bursts (GRBs)

• Quasar actieve kern van een melkwegstelsel
  waarin
• zich een zwart gat bevindt van 108 - 109 Mo
• Gamma-ray burst het ineenstorten van een zware
• ster waarbij zich een (stellair) zwart gat
  vormt.

33
Roodverschoven quasar spectrum (rustgolflengte
Lyman ? is 121.6 nm) Met damped Ly ? system en
het Ly ? forest .
34
Gamma-ray burst
Het kortstondig nagloeien in zichtbaar licht van
GRB 030329 gedurende een minuut (in ons
rustframe) zendt de burst bijna net zoveel licht
uit als alle sterren in heelal bij elkaar ? GRBs
zijn waarneembaar tot ver in het heelal.
35
Oorsprong large-scale structure
3K achtergrond straling gedetecteerd door COBE
36
(No Transcript)
37
Evolutie structuur vanuit rimpels in 3K
achtergrondstraling
38
(No Transcript)