Ensino de Astronomia UFABC Aula: Galáxias

Universidade Federal do ABC
Jessica Gonçalves de Sousa
E-mail: [email protected]
Ensino de Astronomia UFABC
Aula:
Galáxias
Formação das Galáxias
A maioria das galáxias se formaram cedo, mas dados do
telescópio Galaxy Explorer (Galex), da NASA, indicam que
algumas galáxias se formaram recentemente ao longo dos
últimos bilhões de anos.
Formação das Galáxias
As duas suposições bases para a maioria das teorias que são
feitas a respeito são:
- Ele (universo) estava repleto de hidrogênio e hélio
- Algumas áreas eram ligeiramente mais densas que outras.
Formação das Galáxias
Os astrônomos acreditam que as áreas mais densas
desaceleraram a expansão ligeiramente, permitindo que os
gases se acumulassem em pequenas nuvens protogalácticas.
Formação das Galáxias
Nessas nuvens, eram formadas as estrelas devido ao colapso
entre gás e poeira.
Formação das Galáxias
A medida que se contraíam, formavam discos giratórios, que
por sua vez atraíam mais gases e poeira com a força da
gravidade e com isso os discos galácticos se formaram, e
dentro deles eram criados mais estrelas.
Formação das Galáxias
Há dois fatores neste processo que podem ser responsáveis
pelas diferenças entre as galáxias elípticas e as galáxias
espirais.
Formação das Galáxias
O primeiro fator é o momento angular (quantidade de momento
giratório) – as nuvens protogalácticas com maior momento
angular (L = I.ω) podiam girar mais rápido e formar discos
espirais.
Formação das Galáxias
As nuvens com rotação mais lenta podem ter formado as
galáxias elípticas.
Formação das Galáxias
O segundo fator é o resfriamento, nuvens de alta densidade se
resfriavam mais rápido, consumindo todo o gás e poeira na
formação de estrelas, assim não sobrando matéria para um disco
galáctico, por isso que as galáxias elípticas não possuem discos.
Evolução das Galáxias
O esquema de Hubble consiste de três sequências principais de
classificação: elípticas, espirais e espirais barradas. Nesse
esquema, as galáxias irregulares formam uma quarta classe de
objetos.
a
núcleo maior,
braços
pequenos e
bem enrolados
b
núcleo e
braços
intermediários
c
núcleo menor,
braços grandes
e mais abertos
Galáxia irregular
Galáxia lenticular NGC 3718 na Ursa Maior
M49 (NGC 4472)
Galáxia elíptica do tipo E4, a 60 milhões de anos-luz da Terra, na constelação de Virgem
Galáxia espiral M101 [Adam Block, Mt. Lemmon SkyCenter, U. Arizona]
Galáxia Espiral Barrada NGC 1300
Evolução das Galáxias
Nos últimos 20 anos o uso de telescópios modernos, têm
fornecido vários vínculos observacionais para o estudo da
evolução das galáxias.
Observando galáxias remotas, os astrônomos constataram que
no passado havia um grande número de galáxias pequenas,
irregulares e com uma taxa muito alta de formação estelar, que
não existem no universo atual, sugerindo que elas se fundiram
posteriormente dando origem a galáxias maiores.
Evolução das Galáxias
A distância que separam as galáxias parecem imensa, porém os
diâmetros das galáxias são igualmente grandes.
Evolução das Galáxias
Uma equipe de astrônomos utilizaram um instrumento
específico no telescópio Very Large Telescope, mostrando
como há uma forte influência que o meio exerce sobre a
evolução das galáxias.
Evolução das Galáxias
Comparadas às estrelas, às galáxias ficam relativamente perto
uma das outras, podem interagir... E em que isso afeta a
evolução das galáxias?
Evolução das Galáxias
As galáxias podem colidir. Quando colidem, elas na verdade se
atravessam mutuamente – as estrelas que elas contêm não se
chocam.
Evolução das Galáxias
Fusões de galáxias
No caso da Via
Láctea
isto está acontecendo
com as Nuvens de
Magalhães.
Elas já tiveram
várias
passagens pelo Disco
Galáctico, e estarão
encorporadas
na nossa Galáxia
em uns 14 bi. anos
●
Em cor de rosa: a corrente magellanica, gás que foi
arrancado das Nuvens de Magalhães nas passagens
pelo disco.
Evolução das Galáxias
As estrelas não se chocam devido as imensas distâncias
interestelares que existem.
Porém apenas as estrelas saem íntegras dessa colisão, pois as
galáxias tendem a mudar de forma.
Evolução das Galáxias
Os modelos computacionais mostram que colisões entre
galáxias espirais tendem a resultar em galáxias elípticas. Assim
indicando que colisões em que se resultam em forma de espiral
provavelmente não passaram por colisão.
Evolução das Galáxias
O que pode resultar das colisões:
- novas ondas de formação de estrelas
- supernovas;
- Colapsos estelares que formam os buracos negros, ou buracos
negros supermassivos em galáxias ativas.
Evolução das Galáxias
- Fusões e canibalismo:
Fusões acontece entre galáxias de tamanhos semelhantes.
Canibalismo acontece entre galáxias de tamanhos diferentes.
Evolução das Galáxias
Modelo hierárquico de fusões
É o modelo mais aceito hoje. As estruturas menores se formam
primeiro, e depois fusionam para formar as estruturas maiores,
“de baixo pra cima”.
Evolução das Galáxias
Buracos Negros Binários
Nas fusões de grandes galáxias há a formação de um Buraco
Negro Supermaciço Binário
O Buraco Negro
binário em NGC 6240
nos raios X (Chandra)
Evolução das Galáxias
Buracos Negros Binários
Quando chegam muito perto, se orbitam emitindo ondas
gravitacionais, assim espiralando ainda mais para o centro de
massa.
Evolução das Galáxias
Buracos Negros Binários
Ao fim, os dois se fundem resultando em um Buraco Negro
ainda maior. Há hipóteses que os Buracos Negros centrais de
galáxias gigantes se formaram assim.
Distribuição das Galáxias
As galáxias não se distribuem aleatoriamente ao longo do
universo, elas tendem a existir em aglomerados galácticos. As
galáxias nesses aglomerados se mantêm unidas pela gravitação
e matéria escura.
Distribuição das Galáxias
Aglomerados pobres: contêm menos de mil galáxias.
A Via Láctea e a galáxia Andrômeda (M31) fazem parte de um
grupo chamado Grupo Local, que contêm entre 35 e 50
galáxias.
Distribuição das Galáxias
O Grupo Local, é onde está localizada nossa galáxia. O centro
gravitacional se localiza entre a Via Láctea e Andrômeda. As galáxias do
Grupo local cobrem uns 10 milhões de anos-luz de diâmetro e tem
aparência binária.
Distribuição das Galáxias
Aglomerados ricos: contêm mil ou mais galáxias. O
superaglomerado de Virgem, por exemplo,inclui mais de 2,5
mil galáxia.
Distribuição das Galáxias
Os astrônomos Margaret Geller e Emilio E. Falco descobriram que
as galáxias e aglomerados galácticos não se distribuem de maneira
aleatória, mas se agrupam em paredes (longos filamentos)
entremeados “vazios”, o que faz com que o universo se assemelhe a
uma teia de aranha.
Galáxias Ativas
Mostram sinais de atividade violenta em várias partes do espectro.
Essa atividade é causada por seus núcleos chamados AGNs.
Galáxias Ativas
Elas vêm em uma variedade de formas e “cores”, mas podem
ser descritas por um modelo unificado que afirma que a
atividade é devido a um Buraco Negro Supermaciço no núcleo.
Galáxias Ativas
Galáxias Seyfert
São na maioria espirais, compõem poucos % de todas as
galáxias, e são frequentemente acompanhadas por outras
galáxias. Elas têm núcleos brilhantes
Galáxias Ativas
Radiogaláxias
Observadas diretamente, geralmente têm a aparência de uma galáxia
elíptica grande, mas quando observadas em rádio, normalmente
apresentam uma estrutura dupla com dois lóbulos emissores localizados
um em cada lado da galáxia. Também há presença de um jato de matéria
saindo de uma fonte central em seu núcleo, possivelmente de partículas
carregadas se movendo em um campo magnético.
Centauro A, localizada na constelação do Centauro, é uma
das radiogaláxias mais estudadas.
Galáxias Ativas
Um quasar (quasi-stellar radio source, ou fonte de rádio quase estelar) é um objeto
astronômico distante e poderosamente energético com um núcleo galáctico ativo, de
tamanho maior que uma estrela, porém menor do que o mínimo para ser considerados
uma galáxia. Um único quasar emite entre 100 e 1000 vezes mais luz que uma galáxia
inteira com cem bilhões de estrelas. Os quasares são assim chamados porque pareciam
estrelas (pontiformes no telescópio) com espectros estranhos.
Galáxias Ativas
Blazares
O blazar é um corpo celeste que apresenta uma fonte de energia muito
compacta e altamente variável, associada a um buraco negro
supermassivo do centro de uma galáxia ativa. Mais de 10000 blazares
já foram catalogados. Blazares são como quasares com o jato
apontado pra nós.
Galáxias Ativas
Galáxia Starbust
Podem gerar 100 ou mais estrelas ao ano, normalmente em consequência de
uma colisão com outra galáxia. Utilizam todos seus gases e poeira em cerca de
100 milhões de anos, período curto comparado a duração de bilhões de anos da
maioria das galáxias. Astrônomos acreditam que elas representam uma fase
curta na maneira pela qual as galáxias mudam e evoluem, talvez o estágio
preliminar de uma galáxia ativa.
Fim
“The nitrogen in our DNA, the calcium in our teeth,
the iron in our blood,
the carbon in our apple pies were made in the interiors of collapsing stars.
We are made of starstuff.”
― Carl Sagan, Cosmos
Esta imagem a partir de 2009 mostra uma versão atualizada do Hubble Ultra Deep Field. O novo
extremo profunda do campo pode ser considerada uma vista mais pormenorizada de uma porção
dessa imagem.(Credit: NASA; ESA; G. Illingworth, UCO/Lick Observatory and the University of
California, Santa Cruz; R. Bouwens, UCO/Lick Observatory and Leiden University; and the
HUDF09 Team)
Referências
Kepler de Souza Oliveira e Maria de Fátima; “Astronomia &
Astrofísica”, editora Livraria da Física editora
Pieter Westera, Noções de Astronomia e Cosmologia, in http://
professor.ufabc.edu.br/~pieter.westera/Astro.html