II STAGE

1. 7/10 FEBBRAIO 2007 II STAGE POLO DI PADOVA

2. STUDIO DELLA POPOLAZIONE STELLARE NELLE GALASSIE

3. UN'ESPERIENZA A CURA DI: MATTEO BANO ANDREA CAMPA MATTIA GUSELLA FABIO RIGHETTI

4. Liceo Scientifico Statale "E.Fermi" - Padova

5. DESCRIZIONE DELL'ESPERIENZA • Analisi dello spettro elettromagnetico ricavato dall‘osservazione spettroscopica e fotometrica di una galassia a spirale (NGC234) ed un’ellittica (NGC2518) • Ricostruzione dello stesso e studio popolazione stellare • Ricostruzione della Spectral Energy Distribution (SED) grazie all’analisi dei flussi relativi alle varie bande fotometriche

6. NGC 2518

7. NGC 234

8. INTRODUZIONE SCIENTIFICA

9. SOMMARIO INTRODUTTIVO • Acquisizione dati dal Sloan Digital Sky Survey • Proprietà fisiche delle galassie • Normalizzazione degli spettri • Individuazione delle popolazioni stellari • Ricostruzione della Spectral Energy Distribution (SED)

10. PROPRIETA’ FISICHE DELLE GALASSIE Calcolo di Δλ , Z, Velocità di recessione e distanza • RED SHIFT: z = Δλ / λ • VELOCITA’ DI RECESSIONE v = c × z • DISTANZA: d= V / H0 LEGGE DI HUBBLE • H0= 70 km s-1 Mpc-1

11. NORMALIZZAZIONE • Calcolo intensità media nell’intervallo Δλ intorno a 5500 Å • Divisione della funzione spettro per il valore medio sopra calcolato • Traslazione dello spettro a z = 0 • Spettro confrontabile con spettri di stelle appartenenti a classi spettrali note

12. SINTESI DI POPOLAZIONE STELLARE Ricostruzione dello spettro, tramite la somma di tre classi spettrali in percentuale • Selezione delle classi spettrali: stelle vecchie, medie, giovani • Individuazione delle percentuali di luce prodotte rispettivamente dalle tre classi secondo l’equazione: I = a×x+b×t+c×z dove a+b+c =1 • Spettro ricostruito

13. NGC 234 Risultato della sintesi di popolazione stellare O9 YOUNG A5 MIDDLE K5 OLD

14. NGC 2518 Risultato della sintesi di popolazione stellare O9. 5 YOUNG A7 MIDDLE K5 OLD

15. PRIME CONCLUSIONI • La galassia a spirale NGC234 ha una velocità di recessione minore della galassia ellittica NGC2518 e quindi è più vicina, mentre la galassia ellittica, avendo velocità maggiore è più distante • Una maggiore percentuale di luce viene prodotta dalle stelle giovani nella galassia a spirale rispetto a quella ellittica (15% per NGC234 contro 3% per NGC2518) • Diversità della popolazione stellare delle due galassie:la galassia a spirale comprende una percentuale maggiore di stelle giovani e calde, in gran parte localizzate nei bracci; al contrario la galassia ellittica mostra una quasi totalità di stelle vecchie e fredde. • Nella galassia a spirale sono ancora presenti fenomeni di formazione stellare (concentrata nei bracci di spirale), mentre in una ellittica gli stessi si sono verificati in un unico macro-evento iniziale • Le stelle giovani risultano in netta inferiorità, dal momento che producono una quantità di luce di gran lunga maggiore rispetto alle stelle vecchie Nella ricostruzione dello spettro sono state escluse le stelle che non appartengono alla sequenza principale (MS)

16. Spectral Energy Distribution Intensità in funzione della lunghezza d’onda • Stima del raggio galattico per mezzo dell’analisi dell’incremento del numero di fotoni. • Conteggio dei fotoni nelle varie bande fotometriche. La galassia NGC234 osservata in 8 bande fotometriche diverse dal visibile al vicino infrarosso (ugriz + JHK).

17. Calcolo del flusso totale in ogni banda fotometrica con l’equazione: LEGENDA S = flusso Icts = no fotoni texp = tempo di esposizione m0 = punto-zero k = coefficiente che indica a quanto ammonta l’estinzione atmosferica ad una certa  x = massa d’aria = 1/ cos z z = distanza zenitale in gradi [o] S = Icts/texp×100,4(-m0 + kx) ×0.10893/2 (erg cm-2s-1Å-1)

18. SED ricostruita per NGC234

19. SED ricostruita per NGC2518

20. CONFRONTO DEI DUE GRAFICI A parità di lunghezza d’onda le due funzioni assumono lo stesso valore con un lieve margine di approssimazione

21. MAGNITUDINI La magnitudine strumentale è legata all’intensità secondo una relazione logaritmica. • Introduzione di un parametro m0 caratteristico per ogni banda e del prodotto dei parametri k e x (vedi legenda) ottenuti sperimentalmente, si perviene alla magnitudine reale espressa dall’equazione di Pogson: m= m0 –2,5×log(I) – k×x LEGENDA k = coefficiente che indica a quanto ammonta l’estinzione atmosferica ad una certa  x = massa d’aria = 1/ cos z

22. Le magnitudini in banda z di entrambe le galassie hanno il valore più basso • Si ha una maggiore quantità di luce e quindi di fotoni nell’intervallo di lunghezza d’onda che ha valore medio 8931 Å. • Nella banda u si ha la magnitudine con valore più alto, corrispondente a una minore quantità di luce prodotta in quel intervallo (valore medio 3551 Å). A queste lunghezze d’onda emettono soprattutto stelle giovani e calde, che contribuiscono in piccola percentuale alla luce delle due galassie.

23. GRAZIE... • Università di Padova e Dipartimento di astronomia per questa grande opportunità di approfondire al meglio l’astronomia e scoprire il mondo della ricerca. • Stefano Ciroi e Francesco Di Mille per il fondamentale aiuto durante la realizzazione della nostra esperienza ad Asiago. • Prof. Bonaldo e prof. Macchietto per il sostegno durante l’intera durata del corso. Fabio Matteo Mattia Andrea