Studio delle galassie M 82 e ARP63

1. Studio delle galassie M 82 e ARP63 Martino Fassina(1), Matteo Schiavon(1), Fabio Lorenzi(1), Enrico Chinello(2), Michele Tonellato(1) (1)Liceo scientifico E.Curiel – Padova (2)ITIS F.Severi - Padova

2. M82

3. M82 è una galassia dalla forma simile a quella di un sigaro, classificata come Irr-II (che sta per galassia irregolare di tipo II - non presenta alcuna struttura) detta starburst per l’alto tasso di formazione stellare, si trova nella costellazione dell’Orsa Maggiore. • Ascensione retta: 09h 55m 52.2s; declinazione: +69° 40′ 47″; magnitudine: 9.2;

4. Spettro di una parte di M82 dopo essere stato adeguatamente corretto dagli errori strumentali. • Lavorando adeguatamente su questo spettro è stato possibile ottenere alcune informazioni riguardanti questa galassia: come il flusso, la distanza, il redshift e lo star formation rate (SFR).

5. Redshift e distanza • Innanzi tutto abbiamo ricavato dallo spettro il flusso apparente delle righe Ha e Hb della galassia per mezzo del quale abbiamo ottenuto il coefficiente di estinzione stellare c. • Utilizzando c abbiamo ricavato A(v) (numero di magnitudini perse per estinzione) • Abbiamo quindi calcolato il flusso reale in rapporto a quello apparente con la formula

6. Ora si può calcolare il redshift utilizzando la formula in cui l0 è la lunghezza d’onda reale e l è la lunghezza percepita. Per M82 il redshift (z) è uguale a 7,62 x 10-4 • utilizzando il redshift si può calcolare la distanza della galassia con la formula M82 dista 3,13 Mpc dalla Terra • Si può calcolare la luminosità (L) della riga Ha :

7. lo SFR (Star Formation Rate), cioè il tasso di formazione stellare della galassia espresso in masse solari all’anno, grazie alla relazione: Lo SFR totale, per M82, è risultato particolarmente elevato (154 masse solari all’anno). E risulta decisamente maggiore di quello delle galassie comuni

8. A partire dalla luminosità (L) della riga Ha abbiamo potuto stimare il numero di fotoni ionizzanti (Q) tramite la relazione • Dividendo Q per il numero di fotoni ionizzanti emessi da una tipica stella calda O5 (5 x 1049), è stato possibile stimare il numero di stelle di questo tipo nella galassia, ricavando 2,9 x 105

9. Stima delle dimensioni • Utilizzando questa immagine ricavata dal telescopio, abbiamo approssimato la galassia a un’ellissi e ne abbiamo potuto stimare le dimensioni

10. Sapendo che a un pixel dell’immagine corrispondono 0,6”, abbiamo calcolato le dimensioni degli assi di quest’ellisse in secondi, trasformando quindi i risultati ottenuti in Kpc usando la relazione dove d è la distanza della galassia in Kpc.

11. L’asse maggiore dell’ellisse misura 9,78 Kpc, l’asse minore 3,48 Kpc. • È grazie a questi dati che siamo stati in grado di stimare lo SFR e il numero di stelle di tipo O5 nell’intera galassia

12. ARP63

13. ARP63 è una galassia a spirale di tipo Sc (con bulge poco prominente e bracci poco avvolti) che si trova nella costellazione del Leone. È molto distante dalla Terra e si presenta “di taglio” rispetto al punto di osservazione terrestre • Ascensione retta: 09h 39m 16,7s declinazione: +32º 18’ 39” magnitudine: 14,2

14. Spettro di ARP63 dopo essere stato adeguatamente corretto dagli errori strumentali. • Da questo è stato possibile ricavare gli stessi dati ricavati da M82 ed è stato possibile costruire la curva di rotazione e stimare la massa della galassia

15. Redshift e distanza • Utilizzando le medesime formule già illustrate in precedenza, abbiamo trovato il redshift e la distanza di ARP63 • Redshift (z): 0,022 distanza: 92 Mpc

16. Lo SFR della galassia è risultato essere 0,85 masse solari all’anno. Il valore, molto inferiore a quello di M82, è dovuto al fatto che la galassia si presenta “di taglio” e che non si tratta di una starburst. • Il numero stimato di stelle O5, nell’area esaminata, è risultato essere pari a circa 1570.

17. Curva di rotazione • A partire dal redshift (z) è stato possibile stimare la velocità di allontanamento delle varie regioni della galassia, usando la formula • Per avere una curva ben definita, si è scelto di calcolare tale velocità ad intervalli di tre pixel, corrispondenti a 1,8”

18. Si è poi trovato che a 1,6” corrispondono 0,8 Kpc • Sottraendo alla velocità di ogni regione quella del centro della galassia, si è potuto costruire il grafico di rotazione, con in ascissa la distanza in Kpc dal centro e in ordinata la velocità di rotazione

20. Infine abbiamo fatto una stima della massa della galassia usando la formula • Assumendo un raggio medio di 5 Kpc e una velocità media di 100 km/s, abbiamo trovato un valore di 2,32 x 1040 kg, pari a 1,16 x 1010 masse solari