l,b

Astronomia Galáctica
Semestre: 2016.1
Sergio Scarano Jr
27/08/2016
Verificação Observacional do Meio Interestelar
Para estrelas dominam linhas de absorção em um contínuo luminoso:
Meio
Interestelar
Observador
Campo Radiativo Estelar para Estimular o Meio Interestelar
Visível
2.0
 hkTν
hν 
hν

<< 1 →  e ≈ 1 +
kT 
kT

1.8
1.6
2 hν 3
1
Bλ =
c 2 e hν /( kT ) − 1
J/s/m 2 /Å ]
1.4
Fluxo [
2π v 2 kT
Bν =
c2
1.2
 hν

hν
>> 1 →  e kT >> 1 
kT


1.0
2π hv 3 − hv k Τ
⋅e
Bν =
c2
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
2500
5000
7500
10000
12500
15000
17500
20000
22500
25000
Comprimento de Onda [Å]
Mais azul
Mais vermelho
Evolução Estelar e Evolução Química do Meio Interestelar
O maior contribuinte para a evolução química do meio interestelar de
uma galáxia são as estrelas em seus processos de evolução.

Gigante
Vermelha
Nebulosa
Planetária
Sistema
Binário
IMF
SFR
Região
HII
SNI
SNII
Gigante Azul
Supernova
Meio
Interestelar
Enriquecido
População Estelar e Meio Interestelar
Diversas contribuições se sobrepõe com o tempo
O Papel das Estrelas de Baixa Massa
Estrelas com massa pequena como o Sol ejetam matéria em três situações
principais:
Gigante vermelha
no AGB
Nebulosa Planetária
Entrada na
Seqüência Principal
Sistema Algol
Estrelas variáveis eclipsantes de curto período. Sendo as estrelas
nascidas juntas, como a mais massiva poderia ter um tipo “menos
evoluido”?
Estrela 1:
• Subgigante;
• G5
• 0,8 Msol
Estrela 2:
• Seq. Principal;
• B8
• 3,7 Msol
Ponto de Lagrange e Mudança do Tipo Estelar
Descrição de equipotenciais gravitacionais.
Ponto de
Lagrange
Mudança de Tipo Estelar e Blue Stragglers
Como estrela mais massiva seria menos evoluída?
M1 > M2
Ponto de
Lagrange
Gigante
Vermelha
SP
Ponto de
Lagrange
M1 < M2
Subgigante
Ponto de
Lagrange
SP
A Contribuição de Curtis
Observa novas em galáxias espirais. Conclui que elas estão umas 100
vezes mais longe que as observadas na Galáxia. Na verdade eram
supernovas.
-25
Na verdade se
tratavam de
supernovas!!! ⇒
Distâncias de muito
maiores
-20
H. D. Curtis (Lick
Observatory)
Nova Herculis na
nossa galáxia
Magnitude Absoluta
-15
Supernova
Tipo I
Supernova
Tipo II
-10
Curva de Luz. Fenômeno depende
da taxa de acresção de massa
-5
Se brilho de estrelas novas
fossem iguais as da nossa galaxia
⇒ Distâncias de “nebulosas
espirais” ~ 150 kpc. A esta
distância tamanho angular
implicaria galáxia do tamanho da
do modelo de Kapteyn
0
5
10
“Novas” observadas em outras galáxias (M31).
0
100
200
Tempo [dias]
300
400
500
Observações e Interpretações Erradas de Van Maanen
Mede a rotação de M101 via movimentos próprios (!!). Para isso compara
medidas astrométricas. Conclui que M101 (e as demais nebulosas espirais)
eram parte da Galáxia.
Van Maanen (1916 )
Erro: Medidas erradas ao se comparar
placas fotográficas de 10-20 anos
antes de suas próprias observações.
Tomou como referência estrelas
muito próximas das bordas.
Van Maanen (1916 ApJ....44..210V)
O Grande Debate entre Shapley-Curtis (1920)
Eram as “nebulosas espirais” internas ou externas à Galáxia?
Curtis
Shapley
Via Láctea
Objeto
Shapley
Via Láctea
Curtis
Shapley (~100kpc por
Aglomerados Globulares).
Kapteyn (~10kpc por contagem de estrelas)
Galáxia
Nebulosas
espirais
Dentro da galáxia. 1-) Se M31
fosse tão grande que Via Lactea,
seu tamanho angular (3º x 1º)
implicaria em brilho de estrelas
Novas muito maior que em nossa
Galáxia. 2-) Via-Lactea teria menor
bilho superficial e seria mais
vermelha que outras nebulosas
espirais; 3-) rotação de van
Maneen (0.02”/ano por movimento
próprio) ⇒ v > c, ou no mínimo
vexterna >> vexterna Via Láctea
Fora da galáxia. 1-) Estrelas novas em
nebulosas espirais ⇒ distancias ~150 kpc para
ter bilho observado em nossa Galáxia. A essa
distância M31 teria tamanho do modelo de
Kapteyn. 2-) Velocidades radiais observadas
por Slipher ⇒ nebulosas não
gravitacionalmente ligadas ao modelo de
Kapteyn. 3-) Considerando a mesma
velocidade na direção transversal, seria
possível medir movimentos próprios. 4-) Nossa
galáxia com mesma faixa escura observada em
galáxias edge-on, o que explicaria a zona de
evitabilidade de “nebulosas” espirais.
Hubble Descobre Cefeidas em M31
Em 1923 Hubble detectou cefeidas em M31 e calculou distancias muito
superiores ao tamanho ao estimados para nossa galáxia. Depois fez
trabalhos equivalentes para M33 e NGC6822. Surge a Astronomia
Extragaláctica.
Edwin Hubble (1923)
100-inch Hooker
Telescope, Mt. Wilson
DM31= 300.000 pc
>
Dvia Láctea = 15.000 pc
Extinção Galáctica em Analogia com Outras Galáxias
Zona de “evitabilidade” passa a ser compreendida como o efeito da
extinção da nossa própria galáxia, permitindo paralelos dos efeitos em
outras galáxias em outras galáxias.
Extinção Galáctica
Também conhecida como extinção de “foreground”. É uma consequência
da luz não recebida em uma dada direção do céu seja pelo espalhamento,
seja pela absorção.
No plano galáctico a extinção na banda
visual é cerca de 1.8 mag/kpc.
d
Centro da
Galáxia
l
b
(l,b) E(B-V) = f(l,b,d,λ) = g(l,b,d).h(λ)
b
l
Amôres & Lépine (2005) ou Schlegel,
Finkbeiner & Davis (1998) ou Burstein &
Heiles (1982). (Para filtros Específicos)
Fitzpatrick & Massa
(1990, 1999). (Para cada
comprimento de Onda)
No centro galáctico pode ter extinção de 30 mag = passagem de 1 foton em 1012 no óptico
Extinção em Função do Comprimento de Onda
Para ter um panorama geral da extinção deve-se observar não apenas o
efeito nas imagens mas na espectroscopia.
Iν0
Iν
Hubble Image
van Kempen et al. (2010)
Transferência Radiativa Considerando Apenas Extinção
Ignorando que no caminho óptico as fontes que absorvem e espalham a
luz podem contribuir com a luz vista na direção de propagação do feixe
original.
Partículas grandes: absorção neutra
Partículas da ordem de λ: espalhamento Rayleigh
k
Partículas menores que λ: espalhamento de Mie
d
dx
Seção de choque: k [cm2]
Assumindo n a densidade numérica de partículas:
O decrescimento do fluxo em cada
unidade de comprimento será:
Definindo a profundidade óptica:
𝒅𝒅𝑰𝑰𝝀𝝀 = −𝑰𝑰𝝀𝝀 ⋅ 𝒏𝒏 𝒙𝒙 𝒌𝒌𝝀𝝀 𝒅𝒅𝒅𝒅
𝒙𝒙
𝝉𝝉𝝀𝝀 = 𝒌𝒌𝝀𝝀 � 𝒏𝒏 𝒙𝒙 𝒅𝒅𝒅𝒅 = 𝒌𝒌𝝀𝝀 𝑵𝑵(𝒙𝒙)
𝒅𝒅𝑰𝑰𝝀𝝀 = −𝑰𝑰𝝀𝝀 ⋅ 𝒅𝒅𝝉𝝉𝝀𝝀
𝟎𝟎
𝑰𝑰𝝀𝝀 = 𝑰𝑰𝝀𝝀,𝟎𝟎 𝒆𝒆−𝝉𝝉𝝀𝝀
Densidade
de coluna
Modelo Para Zona de Evitação
Como:
Então:
𝑨𝑨𝝀𝝀 = 𝒎𝒎𝝀𝝀 − 𝒎𝒎𝝀𝝀,𝟎𝟎
𝑨𝑨𝝀𝝀 = −𝟐𝟐, 𝟓𝟓 log 𝟏𝟏𝟏𝟏 𝒆𝒆 ⋅ ln 𝒆𝒆−𝝉𝝉𝝀𝝀
𝑨𝑨𝝀𝝀 = 𝟏𝟏. 𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝝉𝝉𝝀𝝀
Supondo uma geometria plano paralela para o disco galáctico, a
dependência com a latitude galáctica b será:
𝝉𝝉 𝒃𝒃 = 𝝉𝝉⊥ 𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄(𝒃𝒃)
De modo que a magnitude cresceria:
𝚫𝚫𝚫𝚫 𝐛𝐛 = 𝟏𝟏. 𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝝉𝝉⊥ 𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄(𝒃𝒃)
Para explicar a zona de evitação pode-se utilizar a contagem de galáxias
até um certo limite e magnitude, como feito com as estrelas. Supondo uma
densidade uniforme de galáxias, espera-se:
log 𝑵𝑵𝟎𝟎 (𝒎𝒎) = 𝟎𝟎. 𝟔𝟔𝟔𝟔 + 𝑪𝑪
E com extinção o resultado observado seria:
log 𝑵𝑵𝟎𝟎 (𝒎𝒎, 𝒃𝒃) = log 𝑵𝑵𝟎𝟎 𝒎𝒎 + 𝟎𝟎. 𝟔𝟔𝚫𝚫𝚫𝚫(𝐛𝐛)