100% tevredenheidsgarantie Direct beschikbaar na je betaling Lees online óf als PDF Geen vaste maandelijkse kosten 4.2 TrustPilot
logo-home
College aantekeningen

Kosmologie deel 2

Beoordeling
-
Verkocht
-
Pagina's
28
Geüpload op
20-02-2023
Geschreven in
2021/2022

Reader voor het tweede deel van de cursus (gegeven door dr. N.E. Chisari) op basis van hoorcollege aantekeningen en PowerPoints.

Instelling
Vak










Oeps! We kunnen je document nu niet laden. Probeer het nog eens of neem contact op met support.

Geschreven voor

Instelling
Studie
Vak

Documentinformatie

Geüpload op
20 februari 2023
Aantal pagina's
28
Geschreven in
2021/2022
Type
College aantekeningen
Docent(en)
Dr. n.e. chisari
Bevat
Alle colleges

Onderwerpen

Voorbeeld van de inhoud

Cosmology part II
Marlinde Drent et al


Contents
1 Galaxies 3
1.1 Types of galaxies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2 Gravity 3
2.1 Basics of gravity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

3 Light 4
3.1 Doppler effect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
3.2 Fluxes, luminosities and magnitudes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
3.3 Filters and colors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
3.4 Surface brightness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
3.5 Metalicity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

4 The Milky Way 6
4.1 Structure of the Milky Way . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
4.2 Galactic discs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
4.3 Velocity dispersion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
4.4 Galactic bulge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
4.5 Globular clusters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
4.6 Dust . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
4.7 Dark halo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

5 The diversity of galaxies 8
5.1 Hubble classification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
5.2 Properties of galaxies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
5.3 Surface photometry of galaxies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
5.3.1 Surface photometry of elliptical galaxies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
5.3.2 Surface photometry of spiral galaxies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
5.4 Dynamics of elliptical galaxies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
5.5 Dynamics of spiral galaxies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

6 Scaling relations 13
6.1 Scaling relations of galaxies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
6.2 Splitting by galaxy type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
6.2.1 Scaling relations of elliptical galaxies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
6.2.2 Scaling relations of spiral galaxies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
6.3 Cosmological applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
6.3.1 Tully-Fisher as distance indicator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
6.3.2 Dn − σ as a distance indicator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
6.3.3 Fundamental plane as a distance indicator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14



1

,7 Supermassive black holes 15
7.1 A black hole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
7.2 The Galactic Center . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
7.3 Extragalactic supermassive black holes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
7.4 Active galaxies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
7.5 Scaling relations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

8 Stellar populations 19
8.1 Basics of stars . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
8.2 Blackbody radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
8.3 HR diagram and the stellar main sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
8.4 Initial mass function (IMF) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
8.5 The N-star just-born galaxy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
8.6 Simple stellar population . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

9 Evolutionary processes 24
9.1 Formation of galaxies and the dark matter halo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
9.1.1 The ELS collapse model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
9.1.2 Hierarchical merger model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
9.2 Formation of the gas disk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
9.3 Evolution of galaxies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
9.3.1 Gas cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
9.3.2 Ageing in isolation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
9.4 Chemical evolution: closed box model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
9.5 Feedback processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

10 Groups and clusters of galaxies 27
10.1 Groups and clusters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
10.2 The Milky Way and its neighbors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
10.3 Mass of the Local Group . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
10.4 Tidal disruption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
10.5 Clusters: light and dynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28




2

, 1 Galaxies
1.1 Types of galaxies
There are two types of galaxies; elliptical galaxies and spiral galaxies. In elliptical galaxies stars orbit
all around the galaxy. In spiral galaxies stars orbit in a plane around the center.


2 Gravity
2.1 Basics of gravity
To describe the motion of objects under gravity we use the following equations:

F⃗ (⃗x) = −m∇Φ(⃗x) (1)


∇2 Φ(⃗x) = 4πGρ(⃗x) (2)
We will be using these two equations to describe stars and galaxies. We will not need general or
special relativity as the speeds we are working with are well below the speed of light.
The point-mass potential is given by:
GM
Φ(r) = − (3)
r
This is also the potential outside any spherical mass distribution. It does not matter how it is
distributed inside that boundary.
The circular velocity, also known as Keplerian velocity, is described by:
r
GM
vc (r) = (4)
r
This equation is equivalent to Kepler’s third law. Equation 4 implies that when vc is constant, the
mass of a galaxy M is proportional to its radius r. However we know that the mass does not increase
with the radius, so we are missing a component; dark matter.
The time it takes to complete an orbit at a given circular velocity is given by the dynamical or crossing
time:
2πr
tdyn = (5)
vc
The dynamical time of the Milky Way is approximately 225 Myrs, which is short compared to the age
of the Universe. This means there has been enough time for galaxies to reach dynamical equilibrium.
If the dynamical time long, we would see galaxies as they were forming.




3

Maak kennis met de verkoper

Seller avatar
De reputatie van een verkoper is gebaseerd op het aantal documenten dat iemand tegen betaling verkocht heeft en de beoordelingen die voor die items ontvangen zijn. Er zijn drie niveau’s te onderscheiden: brons, zilver en goud. Hoe beter de reputatie, hoe meer de kwaliteit van zijn of haar werk te vertrouwen is.
MarlindeD Universiteit Utrecht
Volgen Je moet ingelogd zijn om studenten of vakken te kunnen volgen
Verkocht
45
Lid sinds
2 jaar
Aantal volgers
25
Documenten
10
Laatst verkocht
5 maanden geleden

4.8

6 beoordelingen

5
5
4
1
3
0
2
0
1
0

Recent door jou bekeken

Waarom studenten kiezen voor Stuvia

Gemaakt door medestudenten, geverifieerd door reviews

Kwaliteit die je kunt vertrouwen: geschreven door studenten die slaagden en beoordeeld door anderen die dit document gebruikten.

Niet tevreden? Kies een ander document

Geen zorgen! Je kunt voor hetzelfde geld direct een ander document kiezen dat beter past bij wat je zoekt.

Betaal zoals je wilt, start meteen met leren

Geen abonnement, geen verplichtingen. Betaal zoals je gewend bent via Bancontact, iDeal of creditcard en download je PDF-document meteen.

Student with book image

“Gekocht, gedownload en geslaagd. Zo eenvoudig kan het zijn.”

Alisha Student

Veelgestelde vragen