Astronomia Galáctica Semestre:

Transcrição

1 Astronomia Galáctica Semestre: Sergio Scarano Jr 27/08/2016

2 Verificação Observacional do Meio Interestelar Para estrelas dominam linhas de absorção em um contínuo luminoso: Meio Interestelar Observador

3 Campo Radiativo Estelar para Estimular o Meio Interestelar 2.0 Visível hν << 1 e kt hν kt hν 1 + kt B ν = 2π v c 2 2 kt Fluxo [ J/s/m 2 /Å ] hν 2 c e 1 B λ = hν /( kt ) 3 1 hν hν kt >> 1 e >> 1 kt B ν = 2π hv 2 c 3 e hv k Τ Comprimento de Onda [Å] Mais azul Mais vermelho

4 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 Região HII IMF SFR Sistema Binário SNI Meio Interestelar Enriquecido SNII Gigante Azul Supernova

5 População Estelar e Meio Interestelar Diversas contribuições se sobrepõe com o tempo

6 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

7 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 M sol Estrela 2: Seq. Principal; B8 3,7 M sol

8 Ponto de Lagrange e Mudança do Tipo Estelar Descrição de equipotenciais gravitacionais. Ponto de Lagrange

9 Mudança de Tipo Estelar e Blue Stragglers Como estrela mais massiva seria menos evoluída? M 1 > M 2 Ponto de Lagrange Gigante Vermelha SP Ponto de Lagrange Subgigante M 1 < M 2 SP Ponto de Lagrange

10 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. H. D. Curtis (Lick Observatory) Nova Herculis na nossa galáxia Magnitude Absoluta Na verdade se tratavam de supernovas!!! Distâncias de muito maiores Supernova Tipo II Supernova Tipo I Curva de Luz. Fenômeno depende da taxa de acresção de massa 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 Novas observadas em outras galáxias (M31) Tempo [dias]

11 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 anos antes de suas próprias observações. Tomou como referência estrelas muito próximas das bordas. Van Maanen (1916 ApJ V)

12 O Grande Debate entre Shapley-Curtis (1920) Eram as nebulosas espirais internas ou externas à Galáxia? Shapley Curtis Via Láctea Via Láctea Objeto Shapley Curtis Galáxia Nebulosas espirais Shapley (~100kpc por Aglomerados Globulares). 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 v externa >> v externa Via Láctea Kapteyn (~10kpc por contagem de estrelas) 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.

13 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 D M31 = pc > D via Láctea = pc

14 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.

15 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. Centro da Galáxia l b d (l,b) b E (B-V) = f(l,b,d,λ) l = g(l,b,d).h(λ) 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 no óptico

16 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. I ν0 I ν Hubble Image van Kempen et al. (2010)

17 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 Partículas menores que λ: espalhamento de Mie dx d k Seção de choque: k [cm 2 ] Assumindo n a densidade numérica de partículas: O decrescimento do fluxo em cada unidade de comprimento será: ddii λλ = II λλ ddττ λλ ddii λλ = II λλ nn xx kk λλ dddd Definindo a profundidade óptica: ττ λλ = kk λλ nn xx dddd = kk λλ NN(xx) 00 xx II λλ = II λλ,00 ee ττ λλ Densidade de coluna

18 Modelo Para Zona de Evitação Como: AA λλ = mm λλ mm λλ,00 Então: AA λλ = 22, 55 log 1111 ee ln ee ττ λλ AA λλ = ττ λλ 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 = ττ 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 NN 00 (mm) = CC E com extinção o resultado observado seria: log NN 00 (mm, bb) = log NN 00 mm ΔΔΔΔ(bb)