Kuliah Fisika Galaksi 5 Mei 2010 Rotasi Galaksi Kuliah Fisika Galaksi 5 Mei 2010

Populasi Bintang di Galaksi Bima Sakti Schematic (edge-on) view of the major components Source: Roland Buser http://www.astro.unibas.ch/forschung/rb/structure.shtml) The disk and halo structure perpendicular to the Galactic plane near the solar neighborhood

Gerak Bintang di Galaksi Bintang2 di Galaksi merupakan anggota dari komponen galaksi yang berbeda2, perbedaannya tidak hanya dlm distribusi ruang saja, tetapi juga kinematikanya. Gerak yang mendominasi bintang2 dan gas di piringan galaksi adalah rotasi terhadap pusat galaksi dg orbit berbentuk lingkaran. Bintang2 di piringan tebal (thick disk) berotasi lebih lambat daripada yang berada di piringan tipis (thin disk). Gerak acak (random motion) bintang tersebut lebih besar. Rotasi bintang2 di halo tidak seperti yang ada di piringan, gerak acak mereka lebih besar dan orbitnya berbentuk elips.

Pertanyaan : Bagaimana kita tahu tentang gerak bintang di galaksi ? Bagaimana menentukan kecepatan rotasi di piringan ? Bagaimana kita dapat menentukan massa Galaksi ?

Kerangka Acuan Untuk mempelajari dinamika galaksi, kerangka acuan dasar pada galaksi sangat diperlukan. Kecepatan bintang pada kerangka acuan ini sering diberikan dalam koordinat silinder (P,Q,Z) atau (VR, Vf, VZ) P : sepanjang arah radial pd bidang galaksi, positif ke arah luar (anti-center), l=180, b=0 W: arah tangential pd bidang galaksi,positif ke arah rotasi galaksi, l=90, b=0 Z: arah tegaklurus bidang galaksi, positif ke arah utara, b=90

Local Standard of Rest (LSR) Kita definisikan sebuah kerangka acuan pd bidang galaksi yg bergerak dalam orbit lingkaran mengelilingi pusat galaksi sebagai standar diam lokal (LSR) LSR adalah kerangka acuan lokal yg terletak di daerah sekitar matahari yg bergerak dlm orbit lingkaran Sebuah bintang yg bergerak dlm orbit lingkaran pd bidang galaksi akan tetap pada geraknya karena : Galaksi berbentuk simetri sumbu, F=F(R,Z) Simetri thd bidang galaksi Dalam keadaan “steady state”

Local Standard of Rest (LSR) Daerah sekitar matahari (Solar Neighborhood, SN) didefinisikan sebagai ruang bola yg berukuran kecil (thd galaksi) yg berpusat di matahari dan terdiri dari sample suatu tipe bintang Disk : SN adalah sebuah bola dg radius 50-100 pc (1% dari piringan galaksi) Halo : radius ~ 1 kpc (1% dari halo) Kecepatan matahari terhadap LSR (u,v,w) ~ (-10,5,7) km/s

Rotasi Galaksi Piringan galaksi tidak berotasi seperti benda tegar Bintang yg lebih dekat ke pusat galaksi berotasi dg lebih cepat w(R) tidak konstan Dikenal dg rotasi diferensial Kecepatan rotasi : Exponential disk (full line) Spherical (dashed) Point mass (dotted) Untuk distribusi massa spherical

Rotasi diferensial bintang di galaksi

Kecepatan bintang relatif thd LSR

Vektor kecepatan radial

Vektor kecepatan tangential

r GC Sun Star Ro R

Konstanta Oort Data kecepatan radial bintang-bintang kelas spektrum A untuk menghitung konstanta Oort A (setelah dikoreksi oleh jarak-rata-rata)

Konstanta Oort Distribusi ruang Distribusi bintang cepheid dan data gerak dirinya, untuk Menghitung konstanta Oort A dan B Gerak diri

wo=Vc/Ro=A-B A+B=dVc/dR|Ro Solar Motion : dengan arah Apex : Kecepatan rotasi di sekitar Matahari wo=Vc/Ro=A-B Rotasi diferensial di sekitar Matahari A+B=dVc/dR|Ro Solar Motion : dengan arah Apex :

HI CO

To map out vr throughout Galaxy, divide the Galaxy into quadrants based on value of galactic longitude. Quad I (l<90) - looking to material closest to GC, [(R) - 0] gets larger and vr increases. At point of closest approach (subcentral point) vr is at maximum for that los and then continues to decrease to Sun’s orbit. Beyond Sun’s orbit, vr becomes negative and increases in absolute value. Quad II (180>l>90) - all los pass through orbits outside of the Sun’s. No maximum vr but increases with d. Quad III (270>l>180) - similar to Quad II but opposite signs. Quad IV (l>270) - similar to Quad I except reverse signs.

Circular Velocity Orbital Radius

Vc2 = Vc,b2 + Vc,d2 + Vc,g2 + Vc,h2

Bagaimana menghitung massa Galaksi ? Dari kurva rotasi kita dapat menghitung massa Galaksi MGal= 8,8 x 1010 MO Periode rotasi = 230 x 106 tahun