IL CIELO COME LABORATORIO
2008/2009
Enrico Cescon, Luca Fardin, Eleonora Maset,
Enrico Pandin, Carlo Maria Scandolo
Liceo Scientifico “Guglielmo Marconi”,
Conegliano (TV)
Studio della Storia di Formazione
Stellare con STARLIGHT
Lo scopo del lavoro svolto è stato la stima della SFH di
50 galassie attraverso l’analisi dei loro spettri
Confrontando i dati ottenuti relativi a galassie a spirale
ed ellittiche, è stato possibile verificare alcuni aspetti
della teoria dell’evoluzione galattica relativi ai periodi
di formazione stellare.
Le galassie
• Sono grandi ammassi di stelle, polveri e gas
• Si sono formate tra 600 milioni e 1 miliardo di anni dopo il
Big Bang
• Si possono dividere in: ellittiche, a spirale e irregolari
Le galassie ellittiche
•
•
•
•
Distribuzione uniforme di stelle
Decremento graduale della luminosità
Scarsa evidenza di gas e polveri
Formazione stellare concentrata nei primi
momenti di vita
Le galassie a spirale
• Presenza di un rigonfiamento centrale
(bulge)
• Presenza di bracci che si dipartono dal bulge
• Discreta concentrazione di gas e polveri nei
bracci
• Formazione stellare distribuita in più
momenti
Formazione delle galassie
Parametri fisici che ne influenzano la
forma: densità e momento angolare
• Protogalassia densa e basso momento
angolare
galassia ellittica
• Protogalassia poco densa e elevato
momento angolare
galassia a
spirale
I dati
• Spettri galattici ricavati dall’archivio DR6
del progetto SDSS
• 50 spettri provenienti dalla porzione di cielo
indicata in figura, con z<0.1 e
0.6<g-r<1.3
Il telescopio utilizza un sistema di filtri a banda
larga chiamato UGRIZ, le cui lunghezze d’onda
medie sono:
u
g
r
i
z
3551 Å 4686 Å 6165 Å 7481 Å 8931 Å
Spettro di una
galassia a spirale;
notare la linea Hα
emessa dai gas
riscaldati presenti
Spettro di una
galassia ellittica;
notare l’assenza
della linea di
emissione Hα
Elaborazione dati
• Rimozione dell’effetto di estinzione galattica
dato dall’assorbimento da parte dei gas
della galassia di alcune lunghezze d’onda
dello spettro
• Azzeramento del redshift grazie alla formula
  0
z
0
Per eliminare il redshift si è preso come
riferimento la riga Hα per le spirali e Na per
le ellittiche
• Modifica degli spettri per associare ad ogni
pixel 1 Å di lunghezza d’onda
• Smussamento spettri tramite la sostituzione
di 5 successivi valori di λ con la loro media
STARLIGHT
• Programma che stima la composizione
stellare di una galassia analizzandone lo
spettro, basandosi su combinazioni di 45
tipi di stelle suddivise in 15 classi d’età e 3
classi di metallicità
• Utilizza un processo così schematizzabile:
45
Sp   ai  si a1  s1  a2  s2  ...  a45  s45
i 1
In rosso lo spettro
di una galassia a
spirale modificato
con IRAF. In blu lo
spettro creato da
STARLIGHT.
In rosso lo spettro di
una galassia ellittica
modificato con IRAF.
In blu lo spettro
creato da STARLIGHT.
Classe di
età
Età (yr)
Luce
1
1*10^6
27,7670000000
2
3,16*10^6
47,7420000000
3
5,01*10^6
0,0000000000
4
1*10^7
164,2960000000
5
2,512*10^7
98,2490000000
6
4*10^7
3,6326388889
7
1,0152*10^8
13,5470000000
8
2,8612*10^8
43,9860000000
9
6,4054*10^8
0,0000000000
10
9,0479*10^8
0,0000000000
11
1,434*10^9
60,1610000000
12
2,5*10^9
284,6050000000
13
5*10^9
31,1780000000
14
1,1*10^10
87,7220000000
15
1,3*10^10
152,3630000000
Tabella di output
di STARLIGHT
con la frazione in
millesimi di luce
emessa dalle
stelle delle 15
classi d’età
Esempi di
grafici realizzati
con i dati forniti
da STARLIGHT
Risultati
14
15
spirali blu con più di 8
eventi
spirali blu con meno
di 8 eventi
11
9
1
spirali rosse con più
di 8 eventi
spirali rosse con 8
eventi
ellittiche con 5 eventi
spirali blu con evento <
10^8 anni fa
14
25
1
5
5
spirali rosse con evento
< 10^8 anni fa
spirali rosse senza
evento a 10^8 anni fa
ellittiche con evento <
10^8 anni fa
ellittiche senza evento
a 10^8 anni fa
Grafico della SFH di una
galassia a spirale blu
Grafico della SFH di una
galassia a spirale blu con
consistenti eventi di
formazione più recenti di
10^8 anni fa
Grafico della SFH di
una galassia ellittica
Grafico della SFH dell’unica
galassia ellittica con un evento di
formazione a 10^8 anni fa
Conclusioni
• Verifica del collasso monolitico delle galassie
ellittiche
sono composte da stelle
vecchie, rosse e fredde
• Verifica della continuità della formazione
stellare nelle galassie a spirale
• Le ellittiche sono le galassie più vecchie
dell’Universo, come già affermato da R. Bender
Bibliografia
• Studio della Popolazione Stellare nelle Galassie di M. Bano,
A. Campa, M. Gusella, F. Righetti - “Il cielo come laboratorio
2006-2007”, 2007.
• Galaxies, Cosmology and Dark Matter di Bender R. –
Conferenza, 2000.
• Star formation history in the Small Magellanic Cloud: the
case of NGC 602 di M. Cignoni, E. Sabbi et al. – The
Astrophysical Journal, 2009
• Introduzione all’astronomia di H. L. Shipman – Zanichelli,
2000
• http://www.sdss.org/dr6
• http://nedwww.ipac.caltech.edu/