ASTRONOMIA EXTRAGALÁCTICA

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1 ASTRONOMIA EXTRAGALÁCTICA Sérgio Mittmann dos Santos Astronomia Licenciatura em Ciências da Natureza IFRS Câmpus Porto Alegre 2013/2

2 Astronomia extragaláctica Até a década de 1920 Conheciam-se corpos extensos e difusos, denominados NEBULOSAS A maioria eram (1) nuvens de gás iluminadas por estrelas dentro delas, (2) cascas de gás ejetadas por estrelas em estágio final de evolução estelar e (3) aglomerados de estrelas da Via Láctea Não havia consenso sobre o que eram as NEBULOSAS ESPIRAIS 1923 Edwin Powell Hubble ( ) proporcionou a evidência definitiva para considerar as NEBULOSAS ESPIRAIS como galáxias Identificou uma variável cefeida na galáxia de Andrômeda, M31 (Messier 31 séc. 18: Charles Messier) Luminosidade Período Magnitude absoluta Distância 2,2 milhões de anos-luz á100 mil anosluz M31+M110 (satélite)+lua

3 Classificação morfológica Esquema de Hubble ESPIRAIS (1) NORMAIS e (2) BARRADAS Assimetria na distribuição da matéria escura com maior condensação (3) ELÍPTICAS Simetria na distribuição da matéria escura com maior condensação (4) IRREGULARES Não têm forma definida

4 Classificação morfológica

5 Galáxias espirais (S) Estrutura espiral Possuem núcleo, disco, halo, braços espirais Lenticulares S0 Têm núcleo, disco e halo, mas não têm traços de estrutura espiral. Ex.: M86 a núcleo maior, braços pequenos e bem enrolados b núcleo e braços intermediários c núcleo menor, braços grandes e mais abertos

6 Galáxias espirais barradas (SB) Estrutura em forma de barra atravessando o núcleo Braços partem das extremidades da barra M83 NGC1365 (New General Catalogue: John Dreyer, séc. 19)

7 Galáxias espirais Nos braços, estão presentes (1) nebulosas gasosas, (2) poeira, (3) estrelas jovens (incluindo as supergigantes luminosas) e (4) aglomerados estelares No halo, estão presentes aglomerados globulares Têm diâmetros de 20 mil anos-luz até mais de 100 mil anos-luz Suas massas variam de 10 bilhões a 10 trilhões de vezes a massa do Sol

8 Galáxias elípticas (E) Forma esférica ou elipsoidal Não têm estrutura espiral Têm pouco gás, pouca poeira e poucas estrelas jovens Parecem-se com o núcleo e halo das galáxias espirais E0 a E7 En, onde n=10(a-b)/a, sendo a o semi-eixo maior e b o semieixo menor Maiores Diâmetros de milhões de anos-luz Menores Diâmetros de poucos milhares de anos-luz Têm massas de até 10 trilhões de massas solares M87

9 Galáxias irregulares (I) Não têm simetria circular ou rotacional Estrutura caótica ou irregular Estrelas das populações I e II Grande Nuvem de Magalhães Supernova 1987A Massa massas solares Distância 176 mil anos-luz Pequena Nuvem de Magalhães Massa Ü Massa da Grande Nuvem Distância 210 mil anos-luz Resultado de uma colisão com a Grande Nuvem há 200 milhões de anos

10 Nuvens de Magalhães

11 Principais características dos diferentes tipos de galáxias Propriedade Espirais Elípticas Irregulares Massa ( ) Diâmetro ( parsecs) a a a Luminosidade ( ) 10 8 a a a População estelar Velha e jovem Velha Velha e jovem Tipo espectral A a K G a K A a F Gás Bastante Muito pouco Bastante Poeira Bastante Muito pouca Varia Cor Azulada no disco Amarelada Azulada Amarelada no bojo Estrelas mais velhas anos anos anos Estrelas mais jovens Recentes anos Recentes

12 Formação e evolução das galáxias Todas as galáxias começaram a se formar aproximadamente na mesma época Nas espirais e nas irregulares, sobrou gás para continuar o processo de formação estelar

13 Grupo Local Aglomerado pequeno Cerca de 50 galáxias Volume 3 milhões de anos-luz na sua dimensão maior Contém pelo menos 3 galáxias espirais, 2 elípticas, 15 irregulares de diferentes tamanhos e 17 anãs elípticas Maioria das galáxias orbita a Via Láctea ou Andrômeda, dando uma aparência binária ao Grupo Local Via Láctea e Andrômeda (M31) são os membros mais massivos M33 Terceira galáxia mais luminosa Espiral M32 Elíptica Satélite de M31 M110 (NGC 205) Elíptica Várias irregulares e anãs Nuvens de Magalhães Satélites da Via Láctea 2003 Descoberta a galáxia mais próxima da Via Láctea, uma anã (menos de 1% o número de estrelas da Via Láctea), a 25 mil anos-luz, na direção da constelação do Cão Maior/do centro galáctico 2012 Satélite Balbinot 1 Aglomerado de estrelas com massas de nível médio, situado no halo da Via Láctea, distante anos-luz do Sistema Solar

14 Grupo Local

15 Outros aglomerados de galáxias: HYDRA

16 Outros aglomerados de galáxias: ABELL 2218

17 Outros aglomerados de galáxias: FORNAX Centro Elíptica E1 NGC 1399 Abaixo Elíptica E1 NGC 1404 Esquerda Irregular NGC 1427

18 Outros aglomerados de galáxias: COMA Cobre 20 milhões de anos-luz Contém milhares de galáxias

19 Outros aglomerados de galáxias: VIRGEM Contém mais de 2500 galáxias Cobre 20 milhões de anos-luz Acima do centro Elíptica M84 Direita Elíptica M86 Tão massivo e tão próximo que influencia gravitacionalmente o Grupo Local, fazendo com que o mesmo mova-se na sua direção A galáxia elíptica gigante M87 contém um buraco negro em seu centro, com massa de 1, M Sol

20 Superaglomerados Supercúmulo Local Grupo Local + Cúmulo de Virgem Diâmetro Aproximadamente 100 milhões de anos-luz Massa Cerca de massas solares

21 Estrutura em Grande Escala As galáxias não estão distribuídas uniformemente, mas formam filamentos no espaço Entre os filamentos, estão regiões sem galáxias, como a estrutura de uma esponja Grande Parede Great Wall Concentração de galáxias com cerca de 500 milhões de anos-luz de comprimento, 200 milhões de anos-luz de altura, mas somente 15 milhões de anos-luz de espessura Distância 250 milhões de anos-luz Massa M Sol

22 9325 galáxias Estrutura em Grande Escala

23 100 mil galáxias Estrutura em Grande Escala

24 Colisões entre galáxias Galáxia do girino Galáxias em aglomerados estão relativamente próximas umas das outras Separações entre elas não são grandes, comparadas com seus tamanhos Espaçamento entre as galáxias é da ordem de apenas 100 vezes o seu tamanho, enquanto a distância média entre as estrelas é da ordem de 1 parsec = 22 milhões de diâmetros solares Galáxias estão em frequentes interações umas com as outras

25 Colisões entre galáxias Interação de maré entre 2 galáxias atrai matéria de uma em direção à outra Pontes de matéria se formam entre as galáxias interagentes, mas também se formam caudas de matéria, que saem de cada galáxia na direção oposta à outra Devido à rotação das galáxias, as caudas e as pontes podem assumir formas esquisitas NGC 4038/9

26 Fusão de galáxias X Canibalismo galáctico Fusão de galáxias Interação entre galáxias de tamanhos semelhantes Canibalismo galáctico Quando uma galáxia muito grande interage com outra muito menor, as forças de maré da galáxia maior podem ser tão fortes a ponto de destruir a estrutura da galáxia menor, cujos pedaços serão então incorporados pela maior Muitas galáxias com aparências estranhas, que não se enquadram em nenhuma das categorias de Hubble, mostram evidências de interações recentes Simulações por computador mostram que sua forma pode ser reproduzida por interação de maré Resultados recentes de simulações em computador Possibilidade de que colisões possam transformar galáxias espirais em elípticas Interação pode retirar gás, estrelas e poeira das duas galáxias, transformando-as em uma elíptica Colisão pode também direcionar grande quantidade de gás ao centro da elíptica resultante, propiciando a criação de um buraco negro

27 Referência K. S. Oliveira F o. e M. F. O. Saraiva. Astronomia e astrofísica, 2 a. ed. São Paulo: Livraria da Física, 2004