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Pesiamo una galassia

Le  galassie a spirale contengono molto gas, il gas emette uno spettro di righe; se la galassia è vista di taglio (e non di fronte, non perpendicolarmente alla linea di vista, come si dice) siccome ruota attorno al suo asse, da una parte il gas si allontana da noi e dalla parte opposta rispetto al centro si avvicina a noi (cfr figura). Le righe emesse da un gas in movimento rispetto all’osservatore subiscono il cosiddetto effetto Doppler, che ne sposta la frequenza osservata.

La misura che faremo sfrutta il fatto che lo spostamento Doppler è proporzionale alla velocità con cui il gas si allontana o si avvicina a noi. Quindi ricaveremo la  velocità v del gas in funzione della sua distanza r dal centro della galassia; Il grafico della velocità v di ogni punto della galassia in funzione della sua distanza dal centro r si chiama curva di rotazione.

La velocità (assumendo che la galassia sia in equilibrio e soggetta alla legge di gravitazione universale di Newton) è a sua volta proporzionale alla massa racchiusa nel raggio r.

Questo sistema è utilizzato dagli astronomi per determinare la massa di un grande numero di galassie ed è importantissimo perché ha permesso di rilevare, sistematicamente, una forma inattesa per le curve di rotazione, non spiegabile se non ammettendo che la massa racchiusa nel raggio r a grandi distanze dal centro galattico sia molto maggiore di quella visibile, cioè di quella che emette radiazioni. È il famoso problema della materia oscura, che oggi pone una delle sfide più appassionanti dell’astrofisica moderna.

Scarica qui gli esercizi in pdf

Tutte queste immagini sono state gentilmente fornite dal Prof. Alessandro Pizzella dell'Università di Padova, e sono state prese dai grandi telescopi dell'ESO in Cile.

 I file sono compressi, prima di poter vedere le immagini li devi decomprimere utilizzando il programma WinZip

Se volete misurare la massa della galassia con il metodo di calibrazione più semplice scaricate le istruzioni qui: pesiamo_una _gal_sempl_nocalib.pdf


E le immagini che vi occorrono: spettro della galassia già ridotto ngc7083_rid.zip

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Se volete misurare la massa della galassia, calibrando lo spettro con la lampada di calibrazione vedete qui: pesiamo_una _galassia.pdf

E le immagini che vi occorrono:

spettro della galassia già ridotto + spettro della lampada di calibrazione + immagine dela lampada di calibrazione  ngc7083_rid.zip + lamp_1.zip + lampada_new.jpg

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Se volete effettuare anche la riduzione delle immagini astronomiche: riduzione_dati.pdf

E le immagini che vi occorrono: bias1.zip, bias2.zip,  flat1_norm.zip, flat2_norm.zip, n7083_2.zip, n7083_1.zip, lamp_1.zip, lamp_2.zip and lampada_new.jpg
 
NB :
- Poichè le immagini di flat field (flat1_norm e flat2_norm) partono da un livello di fondo troppo basso per poter essere apprezzato da SalsaJ, prima di utilizzarle occorre aggiungere ad esse un livello costante di fondo (circa 300), utilizzando le operazioni numeriche nel menu Operazioni.
 - Le immagini di dark in questo caso non sono necessarie, perché lo strumento utilizzato è così moderno e ben raffreddato che l'incidenza di elettroni termici su ogni pixel è irrilevante.


Altre informazioni utili per lo svolgimento dell'esercizio:

   - Costante di Hubble: H0=75 km/s Mpc;

   - Angolo di inclinazione: i=53 gradi;

   - Distanza di NGC7083: d=39.7 Mpc;

   - Velocità di NGC7083: v=3093 km/s;

   - Costante gravitazionale: G=4.4 x 10^-3 (km/s)^2 pc/Msolari;