Outras Galáxias – Astronomia Extragaláctica

Descoberta de outras Galáxias

Lei de Hubble e a Expansão do Universo

Sistema de Classificação de Hubble

Ambiente das Galáxias: grupos e aglomerados

Traçadores da topologia do UniversoTraçadores da topologia do Universo

Galáxias Ativas: radiogaláxias, seyferts e quasares

Cenários de Formação e Evolução de Galáxias: monolítico, hierárquico e secular

Sandra dos AnjosIAG/USP

http://www.astro.iag.usp.br/~aga210/

Vimos em aulas anteriores que a origem do nome “galáxias” está associada a aparência de uma faixa observada no céu com aparência nebulosa e esbranquiçada denominada “caminho de leite”

Além das estrelas e planetas observados no céu, observamos também a presença de objetos esbranquiçados, “nebulosos”.

Qual a natureza destes objetos nebulosos? eles fazem parte da Via-Láctea? …as respostas a estas perguntas dependeria das estimativas de distancia, como veremos a

seguir…

Sem ter a informação das distâncias, a produção da época (1771-1908) foi essencialmete a confecção de Catálogos

1781 : Charles Messier (M) (1730-1817)

Publica catálogo, com 103 objetos difusos, e que leva seu nome na identificação dos objetos(ex: M31, Andrômeda-31a “entrada” do Catálogo)

1850 : Parsons constrói o maior telescópio da época (Irlanda)

- “Resolve” pela 1a vez a estrutura espiral de algumas nebulosas. - Sugere que estes objetos poderiam ter rotação.

1864 : J. Herschel --> amplia o General Catalogue-GC (5000 objs) 1888 : Dreyer--> New General Catalogue (NGC) c/ ~ 7000 objs e constrói 2 extensões: IC (1895), IC (1908), com ~ 13.000 objs … Telescópios já eram conhecidos no século XVIII, ..mas não ¨resolviam¨

todas as nebulosas...!

Produção Época (1771-1908)

Uma descoberta relevante nesta época que mais tarde seria a chave para as estimativas de distancia dos objetos nebulosos citado anteriormente, e que foi utilizada por outro cientista (Hubble) foi feita por Henrietta Leavitt (1868-1921)

Ela descobre uma relação entre período (P) e luminosidade (L) – R-PL de estrelas variaveis Cefeidas

Como estrelas variaveis pulsam regularmente Como estrelas variaveis pulsam regularmente devido a expansão e contração do envelope, a devido a expansão e contração do envelope, a luminosidade, consequentemente, varia. Esta luminosidade, consequentemente, varia. Esta variação regular é facilmente observada e variação regular é facilmente observada e medida. medida.

Com a relação entre Com a relação entre PP e e L L encontrada por encontrada por Henrietta, e conhecendo-se a variabilidade, e Henrietta, e conhecendo-se a variabilidade, e portanto o período, é possível inferir a portanto o período, é possível inferir a luminosidade ou magnitude absoluta-M.luminosidade ou magnitude absoluta-M.

Edwin Hubble (1923-1936)…identifica Cefeida em M31

Edwin Hubble - 1a grande contribuição: determinação da distância de Andrômeda (M31)

Aplica o seguinte raciocínio:

1- Mede o período de pulsação (P) da Cefeidas identificada em M31

2- Conhecendo-se P e utilizando-se a Relação Período-Luminosidade conhecida para esta classe de Cefeidas, obtem-se a luminosidade (L), ou magnitude absoluta (M), de uma estrela.

3- Observando-se a magnitude aparente (m) da estrela e conhecendo-se M, a distância (d) é calculada viaMódulo de Distância. m-M (d=10pc) = 5log d (pc) – 5

Edwin Hubble - 1a grande contribuição: descoberta de outras galáxias

Obtem d = 285 Kpc ! INCORRETA !!

- Devido ao tipo de Cefeida utilizado. - Devido a não correção da absorção

Distância CORRETA d~700 Kpc

Apesar de incorreta, a ordem de grandeza encontrada é enorme, confirmando a natureza extragaláctica e a existência de outros sistemas de galáxias abrindo nova área… ASTRONOMIA EXTRAGALÁCTICA

Vesto Slipher (1875-1969)

1912: durante 40 anos registra espectros de diferentes objetos e verifica a presença de

linhas espectrais desviadas via efeito Doppler,

a partir da relação ∆⋋ = ⋋obs - ⋋lab = Vr = z ⋋ ⋋lab c

onde ⋋ representa os comprimentos de onda observado (obs) e de laboratório (lab) e z é

definido como sendo “redshift”. A partir da eq. acima é possível obter a velocidade de recessão (Vr) , como veremos

a seguir

Hubble utiliza as medidas da velocidade de recessão obtidas por Slipher e constrói um gráfico da Distância (D) em função da Velocidade de Recessão (Vr), mostrado a seguir.

As linhas verticais

observadas nas imagens ao lado indicam as linhas

do espectro de laboratório,

portanto linhas em repouso.

No centro da imagem vemos o espectro real das

galáxias.

As flexas verticais e horizontais

indicam, respectivamente, a posição relativa

das linhas da galáxias e de laboratório,

portanto, indicam o deslocamento

das linhas.

Na 1a coluna da figura ao lado pode-

se ver abaixo dos espectros a

velocidade radial.

O número entre as imagens indicam os valores de distância.

Na última coluna pode-se ver as

imagens das galáxias estudadas.

2a grande contribuição de Hubble: 1923-19361923-1936Hubble utiliza as medidas da velocidade de recessão obtidas por Slipher e Hubble utiliza as medidas da velocidade de recessão obtidas por Slipher e constrói um gráfico da constrói um gráfico da Distância (D) Distância (D) em função da em função da Velocidade de Recessão Velocidade de Recessão (Vr)(Vr)Interpretação dos deslocamentos das linhas espectrais em galáxias → Expansão do

Universo ∆⋋ = ⋋obs - ⋋lab = Vr = z mas Vr = Ho x D, onde Ho é a Cte de Hubble ⋋ ⋋lab c

Galáxias – são os traçadores da topologia do Universo

Imagem obtida com o Telescópio Espacial Hubble do Campo Ultra Profundo(800 exposições de 21 minutos -> 11,5 dias olhando para o mesmo lugar que aparentemente era vazio.)

Distancias → “topologia” do Universo

4000 galáxias mapeadas aqui representam menos de um décimo milionésimo do número total no universo observável.

Via-Láctea

Representação de uma fatia do espaço, de dimensão da ordem de 150.000 kpc da Terra. Cada ponto amarelo representa uma galáxia.

Resultado de vários “Surveys”

Hubble observou uma enorme diversidade morfológica

Mas, fica claro a partir de então que, galáxias, ....independentemente da classificação…

- São sistemas que compartilham bilhões de estrelas, com gás

(ionizado e/ou neutro), poeira, campo magnético, raios-cósmicos, luz emitida p/ estrelas, matéria escura “dark-matter” e que estão todos gravitacionalmente ligados!

- São consideradas os constituintes fundamentais do Universo

¨tijolos do Universo¨

- A distribuição em grande escala nos dá a arquitetura do Universo

- Estes sistemas são semelhantes na forma ?

- No conteúdo? Pq ?

- Que mecanismos físicos são responsáveis pelas morfologias observadas?

Como se formaram?

Hubble então dá sua 3a grande contribuição...propondo um Sistema de Classificação como veremos a seguir...

Sistema de Classificação MorfológicaHubble (1926 -1936) propõe um sistema de classificação esquematizado na figura (1926 -1936) propõe um sistema de classificação esquematizado na figura

abaixo, conhecido também comoabaixo, conhecido também como Diagrama em Diapasão (D-TF) Diagrama em Diapasão (D-TF)

Agrupa diferentes morfologias em diferentes Agrupa diferentes morfologias em diferentes classes, como as Elípticas (E), Lenticulares (SO), classes, como as Elípticas (E), Lenticulares (SO), as Espirais (S) e as Irregulares (Irr) as Espirais (S) e as Irregulares (Irr)

Quase 1 década após a proposta deste sistema...

Walter Baade...introduz o conceito de populações estelares

MMtete Wilson Observatory Wilson Observatory

1944: Conferência do Vaticano mostra que diferentes componentes das Conferência do Vaticano mostra que diferentes componentes das galáxias, abrigam diferentes populações estelares sugerindo o galáxias, abrigam diferentes populações estelares sugerindo o conceito de População Estelar.

- População estelar estelar de componentes de componentes esferoidais (bojo e halo) é relativamente é relativamente maismais velha que a do disco. Estas são estrelas com que a do disco. Estas são estrelas com abundâncias muito baixas abundâncias muito baixas de elementos químicos pesadosde elementos químicos pesados como o C, O, N, Si, Mg, Fe, e como o C, O, N, Si, Mg, Fe, e consequentemente mais avermelhada.consequentemente mais avermelhada.

- - População do disco achatado é mais é mais jovem, , mais azulada, mais azulada, com proporções com proporções maiores de elementos pesados e, portanto, maiores de elementos pesados e, portanto, ricas em metais.ricas em metais.

População jovens = população I:assentada no disco, estrelas azuladas assentada no disco, estrelas azuladas e ricas em elementos químicos mais e ricas em elementos químicos mais pesados que o He (metais)pesados que o He (metais)

População velha = população II: depositada nas componentes depositada nas componentes elipsoidas (halo e bojo) das galáxias,elipsoidas (halo e bojo) das galáxias,estrelas avermelhadas e pobres em metaisestrelas avermelhadas e pobres em metais

Introduz, portanto, o conceito de Introduz, portanto, o conceito de populações estelares associadas acomponentes principais de galáxias

Então, o SCH passa a ter uma leitura que inclui o conteúdo de populações estelares associado as componentes principais de galáxias...

As propriedades essenciais de cada um dos grupos de classificação serão exibidas a seguir...

Elípticas (E)grupo de tipos de galáxias que se encontram no

início do SCH

Estrutura - EEstudada studada ->-> via fotometria via fotometria

→ 1 única componente com morfologiaelipsoidal e com diferentes graus deachatamento (e):

(Eo até E7) → e = 1-b/a

Cor ~ cte, avermelhada...implicando em 1 única pop. estelar dominante (pop II) e velha

Cinemática

domínio de velocidade anisotrópica, ou seja, estrelas possuem movimento domínio de velocidade anisotrópica, ou seja, estrelas possuem movimento aleatório denominado “aleatório denominado “dispersão de velocidades”

Elípticas (E)...alguns exemplos

Irregulares - Irr

- Morfologia sem simetria de rotação

2 tipos:

Irr I ~ magelânicas (cont. Scs) Irr II – forma irreg. s/ simetria - Apresentam gdes qdes de poeira (da ordem de até 25% massa total da galáxia)- Cinemáticamente, com dispersão de velocidades

Espirais (1)...2 grupos de galáxias:

(S) e (SB) que se localizam no final (late-type) da SCH

Estrutura

→ Várias componentes: bojo, disco, halo (S) e algumas vezes, barra (SB)

→ Bojo e Halo c/ morfologia esferoidal, cor avermelhada representando população velha (pop. II)

→ Disco com morfologia achatada contendo braços espirais e algumas vezes barras (~Mway), cor azulada representando população jovem (pop. I)

Espirais (2)

Estas famílias de espirais, (S) ou (SB), podem estar em diferentes grupos (Sa-SBa, Sb-SBb, Sc-SBc), diferenciados em relação a dimensão relativa do bojo e grau de enrolamento dos braços.

→ Sa --> Sb --> Sc → SBa --> SBb --> SBc ---------------------------------------------> ....ordem decrescente dos bojos ....ordem de braços mais desenrolados

Espirais (3) Existem as famílias intermediárias, ou seja, observa-se que entre as

famílias Sa e Sb existem as Sab´s entre as Sb e Sc´s existem as Sbc, etc…(idem p/ barradas), gerando uma enorme diversidade de subtipos.

Comportamento cinemático preponderante das componentes principais é diferente...e depende do tipo da componente:

Bojos e Halos --> dispersão de velocidade Discos --> rotação

Cinemática

Estas estatísticas mudam dramaticamente p/ as barradas c/ o advento do detetor CCD e os dados em IR, como veremos adiante.

20% 10% 70%

Em síntese:

Considerações importantes sobre o SCH

Se aplica bem a galáxias brilhantes

Hubble acreditava que diferentes morfologias poderiam estar representando uma sequência evolutiva:

- das E para S … ou … - das S para E. Entretanto, estas 2 possibilidades são inviáveis pois: 1. Brilho superficial das E é muito maior do que o das S2. “Rotação” das S --> >> E ...incompatível c/ um cenário onde galáxias são

formadas como S e vão se transmutando em E...e vice-versa...

….ou seja, o SCH NÃO representa uma sequência evolutiva!

Limitações do SCH - SCH não é representativo de todas as morfologias- SCH não é representativo de todas as morfologiasencontradas em galáxiasencontradas em galáxias - Galáxias como por ex: - Galáxias como por ex: cD’s (E supergigantes), anãs de baixo brilho superficial, peculiares , não estão , não estão contempladas no SCHcontempladas no SCH - Espirais com diferentes tipos tipos de braços- Espirais com diferentes tipos tipos de braços floculentas e ¨grand-- design¨ floculentas e ¨grand-- design¨ - Galáxias foram classificadas de acordo c/ razão axial - Galáxias foram classificadas de acordo c/ razão axial aparenteaparente

- Ignora dicotomia entre - Ignora dicotomia entre Irr normais e barradas

- SCH não pode ser aplicado, pelo menos- SCH não pode ser aplicado, pelo menosisoladamente a galáxias que estão a altos ¨red-shifts¨ (z)isoladamente a galáxias que estão a altos ¨red-shifts¨ (z)

Apesar da incompleteza….o Diagrama de Hubble reflete, simplificadamente, o comportamento de algumas propriedades fundamentais de galáxias…, por

ex…

1. MIS (gás + poeira): aumenta em direção as ¨late-type¨ aumenta em direção as ¨late-type¨

E ----> So ----> S ----> Irr Irr --> ~ 20-25%

S --> ~ 1-2 % E --> muito menos...

2. Cor e Conteúdo Estelar

E ----> So → S ----> Irr população mais vermelha nas comp. esferoidais população azul no disco

Das Das E até as Sa: cor semelhante a estrelas de tipo K Sb: estrelas com cor semelhante a estrelas de tipo K e F Das Sc até as Irr : cor semelhante a de estrelas de tipo A e F

3. Razão bojo/disco ---> diminui das ---> diminui das Sa --> Sc

Complexidade Estrutural…uma decorrencia da combinação da aplicação de melhores tecnologias e técnicas de análise de imagens

Diversidade de subestruturas em discos e bojos

- Discos: finos e espessos - Barras: diferentes em galáxias jovens e tardias - Barras aninhadas - Anéis: internos e externos - Faixas de poeira: radiais e paralelas - Bojos: clássico, retangular, pseudobojos - Braços: Floculentos (FL), Grand-design (GD), Mistos

Entre as galáxias que apresentam morfologia comum, associadas aquelas definidas na Classificação Morfológica de Hubble (SCH), existem algumas que possuem um fenômeno de extrema importância relacionado com a energia gerada em galáxias, que não aquela produzida pela luminosidade das estrelas, nem a luminosidade atribuída ao gás e poeira, e que divide estes objetos em 2 grandes grupos: - galáxias comuns e - galáxias ativas

Galáxias Ativas

...Pode-se dizer, essencialmente, que as galáxias ocorrem em 2 estados: fundamental (1) e excitado (2)

(1) Fundamental, ou normal, onde a amplitude de energia gerada pela galáxia encontra-se entre os limites abaixo:

~ ~ 1038 < L < < L < 1040 ergs.sergs.s-1-1 ou, em termos de luminosidade solar - L ~ ~ 105 < L < < L < 1012 L L

lembrando que... (L ~ 1033 ergs.s-1), e que esta L é de origem básicamente térmica, ou seja, produzida pela luz das estrelas, pela emissão radiotérmica do gás (gás quente) e emissão infra-vermelho (IR) da poeira aquecida do MIS

(2) Excitado, onde os valores medidos variam de

~~ 1044 < L < < L < 1048 ergs.sergs.s-1-1 ~ ~ 10233 < L < < L < 1038 L L

...de onde vem o adicional de energia...! ?

As classes de Galáxias Ativas...e o percentual de cada classe

Qual a aparencia (em diferentes comprimentos de onda…) das Galáxias Ativas ?

…alguns exemplos…

Galáxias Ativas…algumas propriedades gerais que caracterizam estes objetos…

...a emissão de energia por processos não-térmicos pode estar associada a fontes puntuais ou fontes extensas

1- Emissão dominada por processos não térmicos como Radiação Síncroton:

eletrons relativísticos espiralando em campo magnético

++ Processos térmicos envolvendo

energias muito altas

2- Núcleo muito pequeno, com diametro angular menor do que 1” (1 segundo de arco))

3- Variabilidade3- Variabilidade

4- Em placas fotográficas, alguns destes objetos apresentam aparência estelar, como veremos adiante

Informações de condições físicas via observações espectroscópicas:

Linhas estreitas e linhas largas formadas em diferentes ambientes da galáxia...

Linhas estreitas e linhas largas observadas nos espectros são formadas em diferentes ambientes da galáxia...como ilustra a figura

abaixo...

Vamos ver algumas características das galáxias ativas mais conhecidas: radiogaláxias, galáxias Seyferts e quasares

- São tipicamente Elípticas, frequentemente elipticas gigantes encontradas em centros de aglomerados de galáxias ricos.

- Geralmente tem aparência peculiar como a presença de jatos (M87) ou um cinturão de gás ionizado e poeira ao longo do disco da galáxia, como Centaurus A (NGC 5128).

Radiogaláxias

Visível x Rádio

- Parecem ter sido formadas via fusão.

- 2 tipos:

1. Radiogaláxias compactas → emissão vem do núcleo 2. Radiogaláxias extensas → 75% (emissão vem dos 'lobos'). Os lobos consistem de gás ionizado que são ejetados do centro da galáxia, e em direções opostas.

- Produção de radioemissão gerada no processo “Syncroton” : fortes campos magnéticos onde particulas de altas energias, tipicamente elétrons, estão se movendo a velocidades próximas a da luz…e geram radiação.

- Radioemissão, invariavelmente, não vem da galáxia visível, mas dos pares de lobos situados em direção oposta a galáxia visivel

Radiogaláxias

Exemplos de Radio Galáxias ...reparar nas diferentes formas dos lobos

- Seyfert em 1930 identifica visualmente 6 galáxias espirais com núcleo azul muito brilhante, não usual, cujos espectros apresentavam linhas de emissão muito alargadas. Estas linhas alargadas foram interpretadas como sendo devido ao movimento local de gás da ordem de milhares de km/s.

- O grau de ionização representado pelas linhas de emissão indicam temperaturas do gás local tão altas quanto 1 milhão de graus Kelvin.

Galáxias Seyferts

- Frequentemente variam o brilho em escalas de tempo curtas, da ordem de dias.

- Consequência: tamanho da região emissora deve ser pequeno

Não são, em geral, fontes intensas de rádio ou R-X, mas são intensas fontes de Infravermelho.

- 10% das Seyfert são também emissoras de rádio e 1% das Espirais (S) são Seyferts

- Núcleo destas galáxias são regiões onde imensas quantidades de energia são emitidas de pequeno volume, sugerindo que buracos negros podem ser responsáveis por este efeito

- Alguns estudos mostram que as Sey são parte de sistemas binários

- Hoje, milhares conhecidas e encontram-se relativamente próximas 0.003 < z < 0.06

Galáxias Seyferts

Modelo Padrão:Região central da galáxia com produção de fotons altamente energéticos que ao atravessarem a galáxia encontram regiões de gás com diferentes densidades, produzindo linhas estreitas permitidas e largas, permitidas e proibidas…

Quasares ...a classe de L extrema das ativas…

“quasi stellar radio sources" Descobertos pq emitiam rádio e com

aparência estelar → Quasi stellar

1os decobertos – 3C48 e 3C273 com Velocidade de recessão muito grande, de 30% e 15% de c respectivamente.

Os objetos mais luminosos e distantes do Universo com desvios para o vermelho (“redshift”) entre 0.14 < z < 6

Quando muito distantes a estrutura ao redor da galáxia não é visível, e o que observamos então é o núcleo da galáxia, que tem aparencia estelar (QSOs – quasi stellar objs)

Quasares são fortes emissores em radio e emitem em toda faixa do espectro eletromagnético.

Emitem em 1 segundo....o que o Sol emite em 200 anos, ou seja, 100 vezes mais brilhante que a VL

Quem seria responsável por tanta emissão de energia ?...um modelo que explica as observações

Quem seria responsável por tanta emissão de energia ?...um modelo que explica as observações

Centro das galáxias parece existir um Buraco Negro (BN) supermassivo com massas entre 1 milhão a 1 bilhão de M

Não sabemos explicar como este BN é formado Gás e estrelas estariam sendo capturados por um

disco de acresção, com alta viscosidade.

Este disco de acresção se encontra muito próximo do Buraco Negro

A captura de matéria, em alta velocidade, pelo disco de acresção, é convertida em Imensa produção de energia (Epot → L)

Eficiencia do processo muito maior que a fusão do H em He...

Produção dos Jatos

Nem todo material disponível próximo do BN é capturado pelo BN. Parte do material é ejetado, em 2 direções opostas, criando jatos de gás

Os jatos de gás superaquecidos que vêm do núcleo e saem na direção do eixo de rotação do disco de acresção:

(a) Estes jatos são produzidos por combinação de forças rotacional

+ magnética

(b) São constituídos por gás de partículas relativísticas que viajam em campo magnético e que geram radiação Syncroton

(c) Estes jatos são responsáveis por gerar os lobos radioemissores em galáxias rádio e em BL Lac (um outro tipo de galáxia ativa)

Uma Possível Sequência Evolucionária…para explicar as galáxias de hoje

Galáxias observadas hoje e que possuem “núcleo ativo” podem ser decendentes de QSO's

Com o tempo, a atividade central diminuiria devido a quantidade de matéria que cairia no disco de acresção

Uma possível Sequencia Evolutiva dos QSO's seria (ver fig. ao lado):

- QSO´S em Seyfert e em galáxias normais

- QSO's em rádiogaláxias e em galáxias E

Se estamos observando objetos a profundidades muito grandes, estamos observando objetos que surgiram enquanto o Universo era ainda jovem ..então é possível que eles sejam os núcleos de galáxias jovens, vistas a bilhões de anos atrás...

Algumas evidências sugerem que os QSO's se formaram na fase inicial do Universo, a partir de “mergers” de protogaláxias (galáxias em processo de formação).

- Frequência de colisões e “mergers” entre galáxias muito distantes no início da

evolução do Universo era maior.

Consequências

Vimos então que em galáxias comuns a energia é gerada pelas estrelas e por processos térmicos, mas em galáxias ativas os processos que geram

energia, além dos térmicos, são também não-térmicos...

Como explicar a formação de galáxias considerando tamanha diversidade morfológica ?

Algumas Considerações…

• Utilidade de um sistema de classificação?

- Morfologia distingue galáxias que são físicamente diferentes (Kormendy 1982, p. 125) - Revela processos evolutivos distintos

• Papel de um morfologista ?

- Reconhecer o “arquétipo” aos quais uma galáxia pertence• - Organizar os arquétipos de forma simples que possa a ser eventualmente interpretado em termos de evolução galáctica

Classificação → Seleciona a diversidade de morfologias observadas e permite categorizá-las.

→ Permite Correlacionar a forma com possíveis processos físicos de formação e/ou evolução de galáxias.

Portanto, a classificação é útil para a construção de cenários de formação de galáxias.

Até o momento, 3 possíveis cenários (que podem ser dependentes...!) foram propostos na literatura e que parecem consistentes com as morfologias observadas, apesar de algumas limitações:

Cenário Monolítico – CM Cenário Hierárquico - CH Cenário de Evolução Secular - CES

Estudos realizados por Eggen, Lynden-Bell & Sandage (1962)…

Estudo clássico sobre a cinemática de 221 estrelas anãs que cruzam a vizinhança solar indicou a existencia de diferentes correlações entre as anãs.

1- Entre a orbita destas estrelas e a metalicidade. Aquelas anãs que possuem baixa metalicidade realizam orbitas excentricas, radiais. As que possuem órbitas quase circulares possuem alta metalicidade.

2- Entre a metalicidade estelar e o momento angular. Aquelas anãs que possuem baixa metalicidade também possuem pouco momento angular.

3- Entre a metalicidade e a distribuição espacial. As anãs com alta metalicidade se concentram no disco, enquanto que as de baixa metalicidade se distribuem no disco e também em diferentes alturas do plano galáctico.

Cenário Monolítico ...formação de galáxias seria rápida e ocorreria em 2 fases:

1) Colapso radial do gás primordial formaria: (t≈ 108anos)

* bojo e halo * população II, velha * fase rápida (100 milhões de anos)

2) Momento angular - Queda radial do gás continua até que, devido ao aumento do momento

angular na região central, é interrompida. Na direção paralela ao momento angular o colapso continua originando o disco...

- Formação do disco e de estrelas de população I, ou seja, população jovens

...as consequências do colapso...

Componentes principais reuniriam propriedades químicas, cinemáticas e estruturais distintas:

→ Componentes esferoidais (Bojo e Halo):

Estrelas têm órbitas excêntricas, baixa metalicidade e são velhas Cinematicamente: mantidas preponderantemente por dispersão de velocidades

Componente Disco:

Estrelas têm órbitas circulares, metalicidade mais alta e são jovens Cinematicamente: mantida por rotação

Diferentes morfologias seriam atribuídas a Fatores ambientais Quantidade de gás disponível Eficiência de transformação do gás em estrelas

Consistente Com a obs de propriedades gerais na Galáxia e também em galáxias externas,

como a presença de estrelas velhas no bojo e jovens no disco, entre outras

Limitações, Pbs...

Na Galáxia -> a presença de estrelas super ricas em metais no bojo e a gde amplitude nos valores da metalicidade observada !

Galáxias externas -> mostram regiões de formação estelar jovem em bojos ! -> algumas desprovidas de bojo e, outras com bojos retangulares

Cenário Hierárquico

Formação de galáxias seria o resultado de processos de fusões hierárquicas de estruturas menores.

Nesta situação, pequenos halos de matéria escura (e também bariônica) se agrupariam, e o potencial gravitacional criado coletaria o gás para formar estrelas, criando galáxias visíveis

2 grandes grupos de galáxias (S e E) seriam formados via fusões de estruturas menores

E -> resultado de fusões de S+S de mesmo porte

S -> resultado de fusões de pequenas Sanãs Neste caso, as diferenças entre espirais seriam devidas à efeitos ambientais (pressão de arraste, remoção abrasiva, evaporação do gás)

Consistente

com as propriedades observadas na maior parte em E, em particular, aquelas de massa média, com rotação expressiva...É compatível, portanto, com o momento angular recebido no processo de fusão...

Limitações

- Não explica galáxias desbojadas, nem bojos retangulares….por exemplo!

Temos uma infinidade de morfologias, algumas possuindo anéis internos, externos, barras aninhadas, multibraços, braços bifurcados, etc...

Cenário de Evolução Secular (ES)...um Cenário ainda em construção

A evolução de galáxias ocorreria como resultado da ação de interações envolvendo fenômenos coletivos internos, como barras e braços espirais, ou externos, tais como assédio galáctico, queda prolongada de gás e fusões de pequenas galáxias

Processos internos rearranjariam lentate a massa/energia nas galáxias modificando sua estrutura, criando subestruturas (p/ ex. anéis, barras) e provocando o aparecimento de novas gerações de estrelas quando o gás é comprimido

Nesta situação, discos se formariam primeiro, instabilidades provocariam efeitos seculares, modificando as propriedades estruturais, químicas e cinemáticas

Kormendy (1979, 1981, 1982): sutileza de subestruturas observadas poderiam ser geradas p/ ES

Estudos sistemáticos: década de 1990 -> 2004 síntese ! Simulações tem contribuído significativamente, dando consistência às obs.

-> papel barras na evolução das galáxias

- escoam gás p/ centro, gerando novas estrelas e subestruturas - misturam material disco alterando gradiente de metalicidade e cor - 5% Mtot (gás) pode destruir a barra -> transm. morf.

→ efeitos seculares gerariam subestruturas contendo população estelar jovem:, anéis internos e externos, barras robustas e nucleares, pseudobojos-PB) e, bojos retangulares, pseudo-anéis e, braços espirais nucleares.

Evolução dos Estudos Seculares (E.S)

Comparando Simulações com Galáxias Reais …Evolução de um gás de partcs. em Potencial Oval após 2, 3, 5 e 7 rotações da

barra

Todo o panorama apresentado reflete uma Todo o panorama apresentado reflete uma visão atual visão atual onde galáxias devem ter onde galáxias devem ter sido formadas por um conjunto de processos físicos, cada qual dominando em sido formadas por um conjunto de processos físicos, cada qual dominando em fases distintas da evolução do Universo.fases distintas da evolução do Universo.

Processos Processos rápidos e violentos rápidos e violentos (colapsos dissipativos e fusões) dominariam na (colapsos dissipativos e fusões) dominariam na fase inicial de expansão do Universofase inicial de expansão do Universo

Com a Com a expansãoexpansão do Universo as galáxias em aglom. adquirem gdes dispersões do Universo as galáxias em aglom. adquirem gdes dispersões de velocidade de velocidade dificultando as fusões, permitindo então que dificultando as fusões, permitindo então que processos processos seculares ocorram. Estes devem dominar no futuroseculares ocorram. Estes devem dominar no futuro

Ao lado podemos ver um esquema Ao lado podemos ver um esquema que síntetiza os processos que síntetiza os processos mencionados acimamencionados acima

...e as galáxias peculiares?

Como explicar as morfologias “patológicas” ? Galáxias são sistemas “sociais” e geralmente encontram-se em grupos que

variam de riqueza, desde pares, grupos pobres, aglomerados e superaglomerados. A dimensão destas estruturas…

- Grupos: 1 Mpc - Aglomerados: ~ alguns Mpc - Superaglomerados: ~ 50 Mpc e maiores…. - Superaglomerados: ~ 50 Mpc e maiores…. - Massas variam na escala de aglom. e superaglom.: 10 15 -- 10 16 M

O conteúdo morfológico varia dependendo da riqueza ou densidade do aglomerado, fenomeno conhecido como Segregação Morfológica

# Agrupamento pobre: dominio de galáxias espirais (S)

# Aglomerados ricos: predominio de galáxias E no centro, e presença de S na borda

PQ ? ..algumas possibilidades

Como a dimensão das galáxias é grande comparada a distância entre elas, efeitos de maré e mesmo canibalismo são importantes → Transmutação Morfológica

...então, esta classe de objetos Peculiares está associada a efeitos ambientais...

Um exemplo de Grupo Pobre Grupo Local

…o grupo a que pertence a Via-Láctea

Contêm da ordem de 30 membros conhecidos -> maioria anãs

Galáxias dominantes do grupo: - Andrômeda e VL (S)

Satélites da VL: Nuvens de Magalhães (Irr), Canis Major Dwarf

Estrutura do Grupo Local

FIMFIM

Grupos Densos e Ricos

Exs: Virgo (Irr), Coma (Reg)

Estruturas irregulares ou regulares indicam estágio evolutivo do aglom. (+ evoluído → +regular)

Superaglomerados - - Universo em grande escala mostra

distribuição aparentemente homogênea de hiperestruturas e vazios com dimensões:

Estruturas: ~1 bilhão de a.l

Vazios: 250 milhões de a.l

- Gravidade: atração entre td e qualquer matéria

…sabemos que ela é responsável por coletar qdes absurdas de matéria em vastos “continentes”, separados por “vazios” comparáveis em dimensões

Veremos no próximo roteiro a visão atual sobre a Formação e Evolução do Universo - Cosmologia