Galáxias

Transcrição

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

2 Via Láctea A Via Láctea não é mais do que um conjunto de inúmeras estrelas distribuídas em aglomerados... (O Mensageiro das Estrelas, 1610)

3 A descoberta das galáxias Nuvens de Magalhães Via Láctea e Andrômeda

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 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!

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

9 TIPOS DE GALÁXIAS

10 Classificação morfológica (Hubble)

11 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.

12 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.

13 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

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

15 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

16 Brilho superficial Esferóide: Esferóide (bojo): Disco :

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

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

19 Ondas de densidade: Órbitas estelares levemente elípticas e com os eixos girados causam adensamento das órbitas em forma espiral.

20 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

21 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.

22 Curvas de rotação em galáxias espirais

23 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.

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

25 Formação e evolução das galáxias As estrelas mais velhas das elípticas são tão velhas quanto as estrelas mais velhas das espirais -> as galáxias se formaram no universo jovem A maioria das galáxias se formou à mesma época, quando o universo tinha entre 1 e 2 bilhões de anos,

26 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.

27 Observações: galáxias distantes Idade do objeto 2 é menos da metade da idade atual do universo; Universo jovem: muitas galáxias pequenas e irregulares; maior formação de estrelas; maior número de interações, maior número de espirais.

28 Evolução das galáxias. As galáxias remotas (jovens) são pequenas e amorfas As galáxias próximas (maduras) são grandes e com forma definida Crescimento por fusões? O que define a forma?

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

30 Observações: aglomerados Galáxias espirais são raras em aglomerados ricos, onde as elípticas são comuns Os centros dos aglomerados ricos normalmente contêm galáxias elipticas gigantes que provavelmente cresceram engolindo outras galáxias. (Mas também existem elípticas isoladas)

31 Canibalismo galáctico em aglomerados

32 As diferenças entre as galáxias devem depender tanto das condições iniciais da protogaláxia quanto do meio em que elas se encontram (colisões afetam a evolução). Nosso entendimento sobre como as galáxias se formam e evoluem está longe de ser completo

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

34 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.

35 Determinação da distância pelo redshift: O redshift Z da galáxia é: Z = (comprimento de onda observado/comprimento de onda da fonte) 1 A velocidade radial da galáxia é: V = c x Z ou A distância da galáxia é: d=v/h

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

38 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