Kuglehobe Jens Jessen-Hansen Stellar Astrophysics Centre Aarhus Universitet Vejleder: Frank Grundahl J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium M15. Credit: NASA, ESA

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

Kuglehobe opdages Charles Messier ( ) - Komet-jæger - Publicerede Katalog - Opdagede 20 nye Kuglehobe - 29 med i hans katalog - Opløste M4 J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium

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

Kuglehobe opdages William Herschel ( ) - 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 objekter nu kaldet New General Catalog (NGC) J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium

Det kendte univers udvides -Kuglehobe er ikke fordelt jævnt på himlen J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium

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

Det kendte univers udvides Harlow Shapley ( ) - 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 Kollokvium

Mælkevejens struktur J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium

Fotometri M3 J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium Credit: S. Kafka & K. Honeycutt

Fotometri M3 J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium Credit: S. Kafka & K. Honeycutt B V I

Fotometri M3 J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium Credit: S. Kafka & K. Honeycutt B V I

Fotometri M3 J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium Credit: S. Kafka & K. Honeycutt B V I

Farve og Filtre J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium U B V I u v b y

Farve og Filtre J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium U B V I u v b y

Farve og Filtre J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium U B V I u v b y

Farve-lysstyrke diagram -Hipparcos Catalog stjerner J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium Blå B-V Rød Høj Temp Lav Temp Tilsyneladende Lysstyrke V Høj Lav

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Stjernemodel Isokroner J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium Tid -Stjernemodel udviklingsspor ->Samme grundstofsammensætning men forskellig masse

Stjernemodel Isokroner J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium Tid -Stjernemodel udviklingsspor x x x x x x År

Stjernemodel Isokroner J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium Tid År Masse

Stjernemodel Isokroner J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium Tid 10 9 År Masse År Masse

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

Stjernemodel Isokroner J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium ældre [Fe/H] Cassisi et al

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

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

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

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

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

Kuglehob Metallicitet og FLD J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium Vandenberg et al (2013)

Multiple populationer i FLD -Hubble fotometri -Forskellig kombination af filtre J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium Milone et al Tuc (NGC 104)

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

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

Multiple populationer i FLD J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium Piotto et al Tuc (NGC 104) Opsplitning af Hovedserien Milone et al 2012 NGC 2808

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 Kollokvium

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

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

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 Kollokvium

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 Kollokvium

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 Kollokvium

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

Multiple populationer J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium 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

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

Multiple populationer J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium Grundstofsammensætningen: 1. Effekt på stjernes udvikling og struktur M22

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

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

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

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

Multiple populationer J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium Milone et al Tuc (NGC 104) B B-I U U-B

Multiple populationer J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium NGC6752 Milone et al 2013

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 Kollokvium Tuc Milone et al 2012 Grøn: 1. gen. Lilla: 2. gen.

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

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

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 Kollokvium

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

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

Multiple populationer J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium

Multiple populationer J. Jessen-Hansen – Studenter Kollokvium

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 Kollokvium

Tak for opmærksomheden!