Galáxias

Transcrição

1 Galáxias Maria de Fátima Oliveira Saraiva Departamento de Astronomia - IF-UFRGS

2 Galáxias visíveis a olho nu Nuvens de Magalhães Via Láctea Andrômeda

3 O que é uma galáxia? Imenso conjunto de estrelas, gás e poeira, mantidos unidos pela atração gravitacional mútua.

4 Objetos nebulosos : o Catálogo de Messier (~1800) Charles Messier ( ) Catálogo de Messier: 110 objetos difusos, reunindo nebulosas, aglomerados e galáxias.

5 O mistério das nebulosas Thomas Wright (1750) Primeiro modelo da Via Láctea como um sistema estelar achatado entre duas esferas concêntricas. Cogita sobre a existências de outras Vias Lácteas Immanuel Kant (1755) Propõe que as estrelas nebulosas são galáxias distantes: Hipótese dos universos-ilha

6 Galácticos ou extragalácticos? Debate Curtis x Shapley (1920): O que são as nebulosas espirais? Harlow Shapley: hipótese nebular convencional: são objetos da nossa Galáxia Herber Curtis: hipótese dos universos-ilha: são outras galáxias como a nossa. Debate inconclusivo!

7 As réguas cósmicas UA = unidade astronômica = distância média Terra Sol = 150 milhões km al = ano-luz = distância que a luz percorre em um ano = 9 trilhões km

8 Cefeidas como velas padrão Henrietta Leavitt

9 Hubble: um universo de galáxias! Edwin Hubble (1923): mede Cefeidas na nebulosa de Andrômeda Encontra uma distância de 2,2 milhões de anos-luz! Tamanho da Via Láctea : anos-luz Andrômeda é outra galáxia!

10 Lei de Hubble (1929) Os espectros das galáxias indicam velocidades de afastamento tanto maiores quanto maior a distância da galáxia. v = Hd Universo em expansão

11 TIPOS DE GALÁXIAS

12 Classificação morfológica (Hubble)

13 Galáxias espirais Vistas de frente, mostram a braços espirais constituídos de estrelas jovens, gás e poeira. São achatadas, em forma de disco. A região central é esferoidal (bojo). Vistas de lado são muito finas.

14 Espirais barradas São semelhantes às espirais mas contêm, na região central uma barra brilhante de estrelas, gás e poeira de onde saem os braços espirais. NGC 1300, a 70 milhões de anos-luz.

15 Galáxias elípticas Forma esferoidal. Não apresentam disco nem braços espirais. Compostas principalmente de estrelas velhas. Têm muito pouco gás e poeira. A classificação é baseada na elipticidade aparente : e = (1 b/a) E5: b/a=0,5

16 Galáxias irregulares Não têm forma regular. Possuem gás e poeira como as espirais mas não apresentam estrutural espiral. Grande e Pequena Nuvens de Magalhães.

17 População estelar, meio interestelar e cor dominante Espirais Elípticas Irregulares Estrelas Velhas e jovens. Velhas Velhas e jovens Gás e poeira Cor Bastante Pouco Bastante amarelada no bojo azulada no disco amarelada azulada

18 Brilho superficial Esferóide: Esferóide: Disco :

19 Natureza dos braços espirais Espirais floculentas: Formação estelar autopropagante + rotação diferencial M51 Espirais grand-design (braços espirais bem definidos) Ondas de densidade

20 Ondas de densidade espiral Sempre tem estrelas jovens e azuis nos braços, mas não são sempre as mesmas estrelas.

21 Pesando galáxias : A quantidade de matéria nas galáxias pode ser conhecida a partir do movimento das estrelas e do gás nela. M ~RV² R: raio V:velocidade

22 Movimento das estrelas galáxia elíptica: órbitas altamente elípticas, em direções aleatórias galáxia espiral: no halo e no bojo: órbitas altamente elípticas, em direções aleatórias no disco: órbitas circulares e aproximadamente coplanares.

23 Curvas de rotação rotação de corpo rígido V aumenta com R M aumenta com R Rotação kepleriana V diminui com R ½ M fica constante com R

24 Curvas de rotação em galáxias espirais

25 Matéria escura na Via Láctea A diferença entre a velocidade observada e a velocidade esperada indica a existência de um halo de matéria escura envolvendo a Galáxia, em quantidade 9 vezes maior do que a matéria visível.

26 Lentes gravitacionais revelam matéria escura em aglomerados As setas laranja mostram as direções aparentes das fontes ; as setas brancas mostram as direções reais delas.

27 Formação e evolução das galáxias A maioria das galáxias se formou à mesma época, quando o universo tinha entre 1 e 2 bilhões de anos. O universo primoridal apresentava flutuações de densidade (vista na radiação cósmica de fundo) que permitiram o aglomeramento da matéria para formar as estrelas e galáxias.

28 A causa dos diferentes tipos morfológicos: o papel das condições iniciais Elípticas: nuvens muito densas, com pouca rotação e alta taxa de formação estelar (todo o gás exaurido). Espirais : nuvens pouco densas, com rotação rápida e baixa taxa de formação estelar. Sobra gás no disco para manter a formação estelar até hoje.

29 A causa dos diferentes tipos morfológicos: o papel do meio Colisões alteram a estrutura das galáxias

30 Canibalismo galáctico em aglomerados

31 Evolução das galáxias no tempo: Nosso entendimento sobre formação e evolução das galáxias está longe de ser completo.

32 Questões: Hipertexto para o estudo: Alguns filmes interessantes: Tipos de galáxias Spiral Galaxy with Differential Rotation Evolution of the Universe: Structure and Galaxy Formation

33 Candidatos para a matéria escura Gás Hidrogênio Muito abundante, mas não em quantidade suficiente. MACHOs (Massive Compact Halo Objects) (Objetos Compactos Massivos do Halo das galáxias) Ex.: Buracos Negros, Estrelas de Neutrons, Anãs Marrons Não existem em número suficiente. WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles) (Partículas Massivas que Interagem Fracamente com a matéria) Partículas sub-atômicas hipotéticas Teoricamente, os melhores candidatos, contudo ainda não foram detectadas.

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35 Distâncias de galáxias al = ano-luz = distância que a luz percorre em um ano = 9 trilhões km