Handlinger tilknyttet webside

Galaksernes flugt og hobenes vægt

Allerede omkring 1910 begyndte man at måle rødforskydninger af galakser. Men det var først i 1929, Hubble satte sine afstandsmålinger sammen med disse, og han opdagede det, der nu bliver kaldt for Hubbles lov. Han fandt, at jo større afstand galaksen havde, jo højere var dens radialhastighed, det vil sige hastigheden væk fra observatøren f.eks. os på Jorden. Hubbles lov siger at

v = H · r, hvor v er radialhastigheden, r afstanden og H er Hubbles konstant.

Størrelsen af H har været meget diskuteret, og vi bruger her 75 km/s/Mpc. Selvom alle fjernere galakser bevæger sig væk fra os, er det ikke, fordi vi er i midten af universet, men fordi universet som et hele udvider sig, hvorved det ser ud, som om alting bevæger sig væk fra hinanden. Når nu galakserne bevæger sig rundt imellem hinanden kan det ske at to galakser støder sammen. 

galaksehobe_2

 

 

 

 

 

 

Figur: Antennegalakserne (NGC 4038 og NGC 4039) taget med et teleskop på Jorden og med Hubble rumteleskopet. Der er fundet over 1000 nye, unge stjerner, der er dannet som følge af sammenstødet mellem gasskyerne i de to galakser.

Kilde: Brad Whitmore og NASA (HST)

 

Et eksempel på to galakser, der støder sammen kan ses her på dette billede af NGC 4038 og NGC 4039. Til venstre ses et billede taget med et teleskop på Jorden. Til højre ses et nærbillede taget af Hubble Space Teleskopet af det midterste af de to galakser. Galakserne er ca. 65 millioner lysår væk. Når to galakser støder sammen er der gode chancer for at få dannet mange nye stjerner. Det ses også på dette billede, hvor der er mange nydannede stjerner, der lyser kraftigt.

Som tidligere nævnt bevæger Andromeda galaksen sig hen imod os. Man regner med, at den vil støde sammen med Mælkevejen om ca. 6 milliarder år. Der findes computersimuleringer af galakser, der støder sammen. En samling findes på http://www.ifa.hawaii.edu/~barnes/transform.html

Vejning af galaksehobe

Observerer man altså rødforskydningen af en galakse, så kan man beregne dens radialhastighed, og ud fra Hubbles lov galaksens afstand. Kigger man på galakser i en hob, så vil de dels have en fælles hastighed væk fra os pga. universets udvidelse (eller ifølge Hubbles lov), som kan kaldes hobens hastighed, men oveni vil hver enkelt galakse have sin egen hastighed som hænger sammen med bevægelsen rundt om galaksens centrum. Denne hastighed kaldes pekuliarhastigheden. Udtrykt som en formel bliver det

En galakses hastighed væk fra observatøren (vrad) = hastigheden væk fra observatøren som følge af universets udvidelse (vhob) + galaksens egen bevægelse i forhold til dens centrum (vpekuliar). I korthed skrevet:

vrad = vhob + vpekuliar

Måler man derfor radialhastighederne for en masse galakser i en hob, vil man ikke få den samme værdi, men radialhastighederne skulle gerne ligge tæt på hinanden. Gennemsnittet af hastighederne er så hobens hastighed. Trækkes gennemsnittet fra en galakses radialhastighed, så har man den galakses pekuliarhastighed. Ud fra denne kan man beregne hobens masse. Vejning af galaksehobe Massen af en galaksehob kan beregnes ud fra galaksernes pekuliarhastighed vha. det såkaldte virialteorem

Ekin = -½ Epot

Her gælder at

Epot = - 2·G·M·m/D, hvor M er hobens totale masse, m galaksens masse, D er 'størrelsen (diameteren) af hoben og G er gravitationskonstanten.

Indsættes dette i virialteoremet sammen med formlen for kinetisk energi fås

½ m·V2 =  G·M·m/D, Som V2 kan bruges 3·v2, hvor v jo var galaksens pekuliarhastighed.

Isoleres M i denne ligning og v indsættes fås

M = 3·D·v2(2G).

Herudfra kan massen af hoben beregnes. Når astronomer kigger efter galaksehobe, så leder de selvfølgelig efter områder med mange galakser samlet. Men det er ikke nok, så man bestemmer også galaksernes rødforskydning og dermed radialhastighed. Galakserne i en galaksehob vil have radialhastigheder tæt på hinanden, da de alle ligger i ca. samme afstand fra os, jvf. Hubbles lov. Får man derfor en radialhastighed for en af galakserne, der ligger langt fra alle de andre, så hører galaksen sikkert ikke med til hoben, men ligger bare i forgrunden eller baggrunden for hoben. For galakser tæt på i rummet observerer vi langt overvejende deres pekuliarhastighed. F.eks. har Andromedagalaksen en hastighed på 300 km/s hen imod os (svarende til z = -0,0010), dvs. lyset fra den er egentlig blåforskudt. Generelt kan man sige, at jo tættere galaksen er på os, jo mere vil dens pekuliarhastighed betyde i forhold til hastigheden, der stammer fra universets udvidelse.