Astrofísica Extragaláctica! (Aula #2)" Karín Menéndez-Delmestre" Observatório do Valongo!

Transcrição

1 Astrofísica Extragaláctica (Aula #2)" Karín Menéndez-Delmestre" Observatório do Valongo

2 Tópicos 1. Revisão:FormaçãoeEvoluçãoEstelar ContextoHistórico 2.2.ViaLáctea

3 2.Introdução Galáxias:quadrogeral GaláxiassãovastossistemasestelaresquepovoamoUniverso. Contêm~10 5 O10 11 estrelas. Tambémcontêmdiversos@posdeaglomeradosestelarese nebulosas. Costumamserconsideradasasunidadesfundamentaisde construçãodaestruturadouniverso. UmagaláxiaSpicapossuidiâmetrode30kpc. NossaGaláxiaéapenasumaentreosbilhõesdegaláxiasque atualmentesesabeexis@r.

4 O Nosso endereço no Universo AViaLácteafaz partedo chamado GRUPOLOCAL, quereúne cercade30 galáxias próximas, dentreasquais amaioré Andrômeda, distantecerca de700kpcde nós.

5 O Nosso endereço no Universo Dica: Universo local se extendeaté ~30Mpc,as bordas do Superaglomer adodevirgo

6 O Nosso endereço no Universo ouniverso contenha dezenasde bilhõesde galáxias (~1010)

7 2.1.ContextoHistórico Esseconhecimentolevouváriospassos... Ainvençãodotelescópio telescópio Telescópioéinventadoem1608(Lippershey, Holanda). Galileu(1610)usaotelescópioeasprimeiras estrelasnavialácteasãoresolvidas. Hans Lippershey Galileu

8 2.1.ContextoHistórico Primeiroscatálogosastronómicos:Messier SéculoXVIII:Messier,catálogode101nebulosas(e.g.,M51) M objetos do catálogo Messier

9 2.1.ContextoHistórico Primeiroscatálogosastronómicos:NGC SéculoXVIII:catálogoMessier SéculoIXX: Dreyer(1888):NewGeneralCataloguelista7840nebulosase aglomerados(e.g.,ngc1300) NGC1300 NGC5194(M51a) NGC5195(M51b)

10 2.1.ContextoHistórico PrimeirosmodelosdaViaLáctea SéculoXVIII:catálogoMessier SéculoIXX: Dreyer(1888):NewGeneralCatalogue Galáxia,atravésdeumatécnicadecontagensestelares...

11 2.1.ContextoHistórico SéculoXVIII:catálogoMessier SéculoIXX: Dreyer(1888):NewGeneralCatalogue atravésdeumatécnicadecontagensestelares... LordRosseresolveobjetosindividuaisemnebulosasespirais(M51), etomaelesporestrelas(m51b) PrimeirosmodelosdaViaLáctea

12 2.1.ContextoHistórico PrimeirosmodelosdaViaLáctea SéculoXVIII:catálogoMessier SéculoIXX: Dreyer(1888):NewGeneralCatalogue atravésdeumatécnicadecontagensestelares... LordRosseresolveobjetosindividuaisemnebulosasespirais(M51),e tomaelesporestrelas(m51b) SéculoXX: Shapleymapeaadistribuiçãoespacialdosaglomeradosglobulares Láctea.

13 2.1.ContextoHistórico Gás/poeirainterestelarabsorve/ espalharadiação, preferencialmenteem comprimentosdeondamenores (avermelhamento) parecemserintrinsecamente maisfracos. distânciasestelares. Galáxiasofreramdoproblemade ShapleycalculouumdiâmetroparaaVL~2vezes maiordoqueovalorreal

14 2.1.ContextoHistórico OGrandeDebate Amedidaqueseacumulavamevidênciasdequeasnebulosas proponentesdequeessesobjetosfossemsistemasestelares independentes,análogosàvialáctea. OGrandeDebate: davialácteaequeestacompreendiatodoouniverso. verdade,sistemasestelarescomparáveisàvialácteavistosa grandedistância:universos.ilhas.

15 2.1.ContextoHistórico Shapley: ArgumentavaqueoSolseencontralongedocentrodaVL VanMaanenobservoumovimentoderotaçãonessasnebulosas espirais(dadosastromêtricos) Paraquearotaçãonessessistemasfosseobservável,eles deveriamestarpróximos. Pontos para Shapley EleacreditavaqueaGaláxiafossebemmenordoqueShapley propunha,comosolpróximodocentro. Elepercebeuquehavia1ordemdemagnitudedediferençano tamanhoangulardasnebulosasespirais.setodaspossuíssemo mesmotamanhoreal,issoindicariaqueasmenoresdeveriam estar10vezesmaisdistantese,necessariamente,forados limitesdesuapequenagaláxia.

16 2.1.ContextoHistórico ResoluçãodoGrandeDebate:Hubble Em1920,EdwinHubblemedeadistânciaatéasnebulosasespirais (usandocomoreferênciaasestrelascefeidas)asnebulosassim Pontos para Curtis DescobriuOsequeosdadosdeVanMaanenestavamerrados. Movimentosprópriosnasespiraisnãosãodetetáveis. Porém,Shapleyestava maiscorreto tamanhodavialácteaedaposiçãodosol razõeserradaseshapleyestavaerradoporalgumasrazõescertas. Para mais detalhes, leia:

17 2.2.ViaLáctea Estruturadeumagaláxia: AViaLáctea Quadroatual OmodelodeShapleyaproximaOsedaestruturaglobaldaGaláxia, Discoestelarachatadocomumbojocentral. ~25kpcemdiâmetroe~1kpcdeespessura Solestáa~8kpcdocentro obscurecidospelapoeiranoplanodagaláxia.

18 2.2.ViaLáctea A Via Láctea

19 2.2.ViaLáctea Componentesprincipais Matériaescura Matérialuminosa(estrelas,gás,poeira,etc.)

20 2.2.ViaLáctea Componentesprincipais:detalhes Estrelas Estruturasestelares:braçosespirais,barras M74 NGC1300

21 2.2.ViaLáctea Componentesprincipais:detalhes Estrelas Estruturasestelares:braçosespirais,barras Ondasdedensidade:resonânciasgravitacionaisgeramum engarrafamento deórbitasestelares,dandoaimpressãoqueas estrelasestãofixasnumaestruturadensa masasestrelas

22 2.2.ViaLáctea Componentesprincipais:detalhes M74 Estrelas Estruturasestelares:braçosespirais,barras Ondasdedensidade:resonânciasgravitacionaisgeramum engarrafamento deórbitasestelares,dandoaimpressãoqueas estrelasformamumaestruturadensa masasestrelaseogás NGC1300

23 2.2.ViaLáctea Componentesprincipais:detalhes Estrelas Remanescentesestelares Gás:difuso,emnuvens Orbitaemtrajetórias~circularesemtornodocentro Comaexceçãodepotenciais assimétricosimpostospor: braçosespirais,empenamento dodisco(warp),barras.

24 2.2.ViaLáctea Estrelas Remanescentesestelares Gás:difuso,emnúvens Composiçãoquímicadagaláxia: Componentesprincipais:detalhes 70%hidrogênio 28%hélio 2%outroselementosquímicos( metais ) Falamosde metalicidade deumaestrela/galáxia ComposiçãoprimordialMetalicidade=0

25 2.2.ViaLáctea Componentesprincipais:detalhes Disco,halo,bojo Sol no disco fino, a 8.5kpc do centro (26000 al) doiscomponentescomcomposiçõesquímicas diferentes,idadesdiferentes:discofino(1000al, 0.3kpc);DiscoEspesso(~3x) 98%dogásna galáxiaestáno disco

26 2.2.ViaLáctea Componentesprincipais:detalhes Disco,halo,bojo kpc

27 2.2.ViaLáctea Componentesprincipais:detalhes Disco,halo,bojo Residentesdo Halo: Sistemas estelares (centenasomiles deestrelas) chamados Aglomerados globulares 47 Tuc M55

28 2.2.ViaLáctea Componentesprincipais:detalhes Disco,halo,bojo

29 2.2.ViaLáctea Componentesprincipais:detalhes Disco,halo,bojo Nocentrodagaláxia?BuracoNegroSupermassivo(SMBH) Raios X (Chandra) Radio (VLA)

30 2.2.ViaLáctea Componentesprincipais:detalhes Disco,halo,bojo Nocentrodagaláxia? BuracoNegroSuper massivo(smbh) Estudodasórbitas estelaresnoparsec centraldagaláxia (Ghezetal.2008) evidênciado BuracoNegro atravésdoefeito gravitacionalnas estrelasvizinhas. hyp://

31 2.2.ViaLáctea Componentesprincipais:detalhes Disco,halo,bojo Nocentrodagaláxia? BuracoNegroSuper massivo(smbh) Estudodasórbitas estelaresnoparsec centraldagaláxia (Ghezetal.2008) evidênciado BuracoNegro atravésdoefeito gravitacionalnas estrelasvizinhas. hyp://

32 Fluxo FunçãodePlanck Magnitude Cor RazãoM/L RedshizCosmológico CorreçãoK Conceitosbásicos

33 ConceitosBásicos:(1)Fluxo Definiçõesimportantes: f ν dνéofluxorecebidonafaixadefrequênciadνcentradaemν f λ dλéofluxonafaixadecomprimentodeondadλcentradaemλ λν=c[c=velocidadedaluz] f ν = λ 2 f λ /c f λ = ν 2 f ν /c

34 ConceitosBásicos:(1)Fluxo Definiçõesimportantes: f ν dνéofluxorecebidonafaixadefrequênciadνcentradaemν f λ dλéofluxonafaixadecomprimentodeondadλcentradaemλ λν=c[c=velocidadedaluz] F ν =densidadedefluxo[erg/s/cm 2 /Hz] F λ =densidadedefluxo[erg/s/cm 2 /Å] 1Jy=1 Jansky =10 O23 erg/s/cm 2 /Hz SED =distribuiçãoespectraldeenergia

35 ConceitosBásicos:(1)Fluxo SED do starburst M82 Modeloquemelhorajustaa coleçãodedadosfotométricos eespectroscópicos

36 ConceitosBásicos:(1)Fluxo M82 Comosecomparam?

37 ConceitosBásicos:(1)Fluxo SED teórico de uma Dust-obscured Galaxy (DOG: z~2)

38 ConceitosBásicos:(2)FunçãodePlanck Emissãotermaldeumcorponegro,querefleteatemperaturado corpo Paraλpequeno(hc/λkT>>1) LeideWien s Opicodestacurva(dI/dλ)ocurre nocomprimentodeondaλ max : Dica2ú6l:2λ[μm]xT[K]~3000

39 ConceitosBásicos:(2)FunçãodePlanck Emissãotermaldeumcorponegro,querefleteatemperaturado corpo Paraλgrande RayleighOJeans

40 ConceitosBásicos:(3)Magnitude OfluxodeumobjetonofiltroXcom transmissãos X (ν)é: S 0 X (ν) f ν dν f X S 0 X (ν) dν Amagnitudeaparentedeumobjeto estádefinidapelaseguintefórmula: f(λ 0 )=fluxomonocromá@co f 0 =fluxomonocromá@codereferência Aconstanteq 0 defineopontozeroda escala

41 ConceitosBásicos:(3)Magnitude Dependênciadofluxocomadistância(considerandoλ=λ 0 ): Parapodercompararosbrilhosintrínsecos(luminosidades)dedois objetos,precisamosusarumamedidadebrilhoqueindependada distância:magnitudeabsoluta Amagnitudeabsoluta(M)éamagnitudequeoobjetoteriasesua distância,d,fosseigualà10pc Módulodedistância: M λ = 2, 5 log[ f λ (10 pc)]+ q m λ M λ = 2, 5 log[ f λ (r)]+ 2, 5 log[ f λ (10 pc)] = 5 logr 5 m λ M λ = 5 logr 5

42 ConceitosBásicos:(3)Magnitude Sesabemosaluminosidadeemumadadabandade umdadoobjeto,eportantosuamagnitude determinaradistância ExemplodasCefeidas HenrieyaSwanLeaviy Harvard,1912 Quantomaisluminosaforumacefeida,maiorseráseuperíodo devariaçãodebrilhorelaçãoperiodooluminosidade

43 ConceitosBásicos:(4)Cor Oíndicedecoréadiferençaentreduasmagnitudesdeummesmo objetoou,equivalentemente,arazãoentrefluxosemduasbandas diferentes Vega:(U.B)2=2(B.V)2=202 Sol:(U.B)2=2+0,17;2(B.V)2=2+0,682 Porconvenção,semprecolocamosabandamaisazulnafrente(i.e., UOB,BOV,VOI,HOK) Porisso,valoresdecormenoresindicamobjetosmais azuis

44 ConceitosBásicos:(4)Cor Nocontextoestelar: DiagramaHerzsprungO Russell Classificaçãoespectraldas estrelas Diagrama Herzsprung-Russell (Trajetorias de evolução estelar)

45 Nocontextoestelar: DiagramaHerzsprungO Russell Classificaçãoespectraldas estrelas Nocontextodegaláxias: ConceitosBásicos:(4)Cor DiagramascorOmagnitude: Bimodalidadenascoresdas galáxias: Núvemazul( blue cloud ) Redclump hyp://cosmo.nyu.edu/mb144/deep2sdss/

46 Efeitodapoeira (1) m 0 (X)eamagnitudeobservadam(X). A X (m m 0 ) X F λ = F λ,0 10 ( ) d m obs,λ = M λ +5log 10 + A λ 10pc

47 Efeitodapoeira (1) (2) causandoochamadoavermelhamento

48 Efeitodapoeira (1) (2) causandoochamadoavermelhamento E(X Y ) [m(x) m(y )] [m 0 (X) m 0 (Y )] = A X A Y OOTípicamentefalamosdoavermelhamentonasbandas óp@cas:e(b.v)2

49 Calendáriodeapresentações Data 28Omarço 11Oabril 25Oabril 9Omaio 23Omaio Sorteio[PG+Grad1]+Grad2 Sorteio[PG+Grad3]+Grad4 Sorteio[PG+Grad2]+Grad1 Sorteio[PG+Grad4]+Grad3 Sorteio[PG+Grad]

50 CalendárioApresentaçõesOrais ApresentaçãoOral Teremos várias aulas dedicadas a 2 seminários apresentados por 2 alunos; geralmente resumindo e discu@ndo um ar@go de revisão(review) e um ar@go mais especializado.osalunosresponsáveispelaapresentaçãoserãodefinidosdaseguinte forma: os alunos de graduação serão assignados com tempo; no caso de alunos da PG,o/aapresentador/aseráassignado/anahora,oquerequerpreparaçãopréviade todos estes. Aluno/a que não se apresenta para a aula do seminário levará automa@camente um "0" no seminário desse dia (independentemente de se o seu nomeéselecionadoounão).