Kuglehobe Jens Jessen-Hansen Stellar Astrophysics Centre Aarhus Universitet Vejleder: Frank Grundahl J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium130-01-2014.

Præsentationer af emnet: "Kuglehobe Jens Jessen-Hansen Stellar Astrophysics Centre Aarhus Universitet Vejleder: Frank Grundahl J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium130-01-2014."— Præsentationens transcript:

1 Kuglehobe Jens Jessen-Hansen Stellar Astrophysics Centre Aarhus Universitet Jensjh@phys.au.dk Vejleder: Frank Grundahl J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium130-01-2014 M15. Credit: NASA, ESA

2 Kuglehobe opdages Johan Abraham Ihle (1625-1699) - Post embedsmand i Leipzig - Opdagede M22 den 26. august 1665 J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium223-01-2014 M22. Credit: Jim Misti

3 Kuglehobe opdages Charles Messier (1730-1817) - Komet-jæger - Publicerede Katalog - Opdagede 20 nye Kuglehobe - 29 med i hans katalog - Opløste M4 J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium323-01-2014

4 Kuglehobe opdages Charles Messier (1730-1817) - Komet-jæger - Publicerede Katalog (1784) - Opdagede 20 nye Kuglehobe - 29 med i hans katalog - Opløste M4 J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium423-01-2014

5 Kuglehobe opdages William Herschel (1738-1822) - Lavede omfattende katalog af ikke stellare objekter - Opdagede 37 nye Kuglehobe - Opløste næsten alle 70 kendte - Gav navnet ‘Globular cluster’ - Søn John Herschel og senere John Dreyer udvidede kataloget til ca. 7800 objekter nu kaldet New General Catalog (NGC) J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium523-01-2014

6 Det kendte univers udvides -Kuglehobe er ikke fordelt jævnt på himlen J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium623-01-2014

7 Det kendte univers udvides Harlow Shapley (1885-1972) - Målte afstand til Kuglehobe vha. Cepheider (Faktisk RR Lyra stjerner) -> Periode Lysstyrke relation Galaksen størrelse Centrum lå 15 kiloparsec væk J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium723-01-2014

8 Det kendte univers udvides Harlow Shapley (1885-1972) - Målte afstand til Kuglehobe vha. Cephieder (Faktisk RR Lyra stjerner) -> Periode Lysstyrke relation - Bestemte: Galaksen størrelse Centrum lå 15 kiloparsec væk (50 kilolysår) J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium823-01-2014

9 Mælkevejens struktur J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium923-01-2014

10 Fotometri M3 J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium1023-01-2014 Credit: S. Kafka & K. Honeycutt

11 Fotometri M3 J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium1123-01-2014 Credit: S. Kafka & K. Honeycutt B V I

12 Fotometri M3 J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium1223-01-2014 Credit: S. Kafka & K. Honeycutt B V I

13 Fotometri M3 J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium1323-01-2014 Credit: S. Kafka & K. Honeycutt B V I

14 Farve og Filtre J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium1423-01-2014 U B V I u v b y

15 Farve og Filtre J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium1523-01-2014 U B V I u v b y

16 Farve og Filtre J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium1623-01-2014 U B V I u v b y

17 Farve-lysstyrke diagram -Hipparcos Catalog 15000 stjerner J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium1723-01-2014 Blå B-V Rød Høj Temp Lav Temp Tilsyneladende Lysstyrke V Høj Lav

18 Farve-lysstyrke diagram -Hipparcos Catalog 15000 stjerner med Kendt afstand J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium1823-01-2014 Blå B-V Rød Absolut Lysstyrke M V Høj Lav

19 Farve-lysstyrke diagram (FLD) -Hipparcos Catalog 15000 stjerner med Kendt afstand J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium1923-01-2014 Blå B-V Rød MVMV Masse

20 Farve-lysstyrke diagram (FLD) -Hipparcos Catalog 15000 stjerner med Kendt afstand J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium2023-01-2014 Blå B-V Rød MVMV 10 10 År 10 9 År 10 7 År 10 8 År

21 Kuglehob FLD -Samme afstand: -> V proportional med M V J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium2123-01-2014 Blå B-V Rød MVMV M3 Data fra Buonanno et al (1994)

22 Kuglehob FLD -Samme afstand: -> V proportional med M V J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium2223-01-2014 Blå B-V Rød MVMV M3 Data fra Buonanno et al (1994) AGB RGB HB SGB MS

23 Kuglehob FLD -Samme afstand: -> V proportional med M V J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium2323-01-2014 Blå B-V Rød MVMV M3 Data fra Buonanno et al (1994)

24 Kuglehob FLD -Samme afstand: -> V proportional med M V J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium2423-01-2014 Blå B-V Rød MVMV M3 Data fra Buonanno et al (1994)

25 Kuglehob FLD -Ved defineret sekvens med lav spredning -> Stjernerne: dannet samtidig + samme grundstofsammensætning (simple stjernepopulation) J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium2523-01-2014 M3 Data fra Buonanno et al (1994)

26 Stjernemodel Isokroner -Stjernemodel udviklingsspor ->Med solens grundstofsammensætning J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium2623-01-2014 Data fra Buonanno et al (1994) Tid

27 Stjernemodel Isokroner J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium2723-01-2014 Tid -Stjernemodel udviklingsspor ->Samme grundstofsammensætning men forskellig masse

28 Stjernemodel Isokroner J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium2823-01-2014 Tid -Stjernemodel udviklingsspor x x x x x x 10 10 År

29 Stjernemodel Isokroner J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium2923-01-2014 Tid 10 10 År Masse

30 Stjernemodel Isokroner J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium3023-01-2014 Tid 10 9 År Masse 10 10 År Masse

31 Stjernemodel Isokroner J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium3123-01-2014 Tid 10 9 År Masse 10 10 År fra Vandenberg et al (2013)

32 Stjernemodel Isokroner J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium3223-01-2014 ældre [Fe/H] Cassisi et al

33 Stjernemodel Isokroner J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium3323-01-2014 ældre [Fe/H] Højere metal-indhold X + Y + Z = 1 (H + He + resten= 1) Cassisi et al

34 Stjernemodel Isokroner J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium3423-01-2014 ældre [Fe/H] Højere metal-indhold X + Y + Z = 1 (H + He + resten= 1) Cassisi et al

35 Stjernemodel Isokroner J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium3523-01-2014 [Fe/H] Højere Helium-indhold Cassisi et al

36 Kuglehob Metallicitet og FLD J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium3623-01-2014 Vandenberg et al (2013) * solens jern-indhold 1/4 1/301/200

37 Kuglehob Metallicitet og FLD J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium3723-01-2014 Vandenberg et al (2013) * solens jern-indhold 1/4 1/301/200

38 Kuglehob Metallicitet og FLD J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium3823-01-2014 Vandenberg et al (2013)

39 Multiple populationer i FLD -Hubble fotometri -Forskellig kombination af filtre J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium3923-01-2014 Milone et al 2012 47 Tuc (NGC 104)

40 Multiple populationer i FLD -Hubble fotometri -Forskellig kombination af filtre J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium4023-01-2014 Milone et al 2012 47 Tuc (NGC 104) Opsplitning af RGB 47 Tuc (NGC 104)

41 Multiple populationer i FLD J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium4123-01-2014 Opsplitning af SGB M22 Piotto et al 2012 Milone et al 2010

42 Multiple populationer i FLD J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium4223-01-2014 Piotto et al 2008 47 Tuc (NGC 104) Opsplitning af Hovedserien Milone et al 2012 NGC 2808

43 Multiple populationer i FLD -Opsplitning -Ses over hele FLD -på RGB: Ses i alle Kuglehobe med god data -På SGB og MS: ikke alle - set i 5-10 Kuglehobe -Oftest 2 populationer med fordeling ca.: 30%-70% -Ofte adskilte sekvenser -> Kuglehobe er ikke simple objekter J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium4323-01-2014

44 Grundstof variationer -Specielt mønster i ‘lette’ grundstof forekomster (C,N,O,Na,Al,Mg) J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium4423-01-2014 Marino et al (2008)

45 Grundstof variationer -Specielt mønster i ‘lette’ grundstof forekomster (C,N,O,Na,Al,Mg) -Oxygen-Natrium anti-korrelation J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium4523-01-2014 Marino et al (2008) Høj Oxygen indhold Høj Natrium indhold

46 Grundstof variationer -Specielt mønster i ‘lette’ grundstof forekomster (C,N,O,Na,Al,Mg) -Oxygen-Natrium anti-korrelation -Carbon-Nitrogen anti-korrelation -Magnesium-Aluminium anti-korrelation - Anden generation: -højere forekomst af tungere grundstoffer (N, Na, Al) J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium4623-01-2014

47 Grundstof variationer -O-Na og Mg-Al anti-korrelation -> Høj Temperatur forbrænding (NeNa og MgAl cyklus) -C+N+O er konstant i de fleste Kuglehobe (Effektiv CNO cyklus ) J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium4723-01-2014

48 Grundstof variationer -Findes over hele H-R diagrammet -> skyldes ikke en udviklingsmekanisme -‘2. generation’ findes kun i Kuglehobe -Ikke variation i jernforekomst og ‘tunge’ grundstoffer (med få undtagelser) -> Ikke berigelse fra Supernovaer J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium4823-01-2014

49 Multiple populationer -Grundstofsammensætningen: -> 1. Effekt på stjernes udvikling og struktur -> 2. Effekt på stjernes spektrum J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium4923-01-2014

50 Multiple populationer J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium5023-01-2014 Grundstofsammensætningen: 1. Effekt på stjernes udvikling og struktur Sort: Typisk første gen. Rød: Anden gen. og mere C+N+O Blå: Anden gen., mere C+N+O og mere Helium

51 Multiple populationer J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium5123-01-2014 Grundstofsammensætningen: 1. Effekt på stjernes udvikling og struktur Y = 0.248 Y = 0.4 Piotto et al 2008 NGC 2808

52 Multiple populationer J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium5223-01-2014 Grundstofsammensætningen: 1. Effekt på stjernes udvikling og struktur M22

53 Multiple populationer J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium5323-01-2014 Grundstofsammensætningen: 1. Effekt på stjernes udvikling og struktur 2. Effekt på stjernes spektrum

54 Multiple populationer 2. Effekt på stjernes spektrum Sort: Typisk første gen. Rød: Anden gen. og mere C+N+O J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium5423-01-2014 U B V I u v b y

55 Multiple populationer 2. Effekt på stjernes spektrum - Stor forskel i UV -> pga. Molekyle (OH, NH, CN) absorptionsbånd J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium5523-01-2014 U B V I u v b y

56 Multiple populationer 2. Effekt på stjernes spektrum - Rød Kæmpe Gren Sort: Reference mix Rød: M(C+N+O) ref *2 J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium5623-01-2014 U B V I u v b y

57 Multiple populationer J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium5723-01-2014 Milone et al 2012 47 Tuc (NGC 104) B B-I U U-B

58 Multiple populationer J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium5823-01-2014 NGC6752 Milone et al 2013

59 Multiple populationer i FLD Rød+Blå: M(C+N+O) ref *2 Sort+Rød: M(He) = 24,8% Blå: M(He) = 40% J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium5923-01-2014 47 Tuc Milone et al 2012 Grøn: 1. gen. Lilla: 2. gen.

60 Multiple populationer Rød+Blå: M(C+N+O) ref *2 Sort+Rød: M(He) = 24,8% Blå: M(He) = 40% J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium6023-01-2014 47 Tuc Milone et al 2012 Grøn: 1. gen. Lilla: 2. gen.

61 Multiple populationer -Hvordan er de dannet? Før: J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium6123-01-2014 T=0 Mår Stjerne dannelse starter

62 Multiple populationer -Hvordan er de dannet? -Vi ved: - ‘2. generation’ findes kun i Kuglehobe - Jernforekomst og ‘tunge’ grundstoffer varierer ikke - Ca. 30% af kuglehob stjerner er ‘1. generation’ J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium6223-01-2014

63 Multiple populationer -Hvordan er de dannet? Nu: J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium6323-01-2014 T=0 Mår 1. gen. dannes ?

64 Multiple populationer -Hvordan er de dannet? -‘forurenings’ kandidater skal have: -Rette temperatur-forhold -Mixing til overflade nødvendig -Langsomt masse tab J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium6423-01-2014

65 Multiple populationer J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium6523-01-2014

66 Multiple populationer J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium6623-01-2014

67 Konklusion -Kuglehobe er ikke simple stjernepopulationer! -Forskning i forskellige dannelses-scenarier er i sin ungdom -Hjælpen er på vej: -> Boom i fotometriske og spektroskopiske observationer -> Kepler – Ny mission (K2) -> Gaia – Ultra præcise afstande J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium6723-01-2014

68 Tak for opmærksomheden!