Astronomia Aula Extragalactica 2013-2
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ASTRONOMIA EXTRAGALÁCTICA
Sérgio Mittmann dos Santos
AstronomiaLicenciatura em Ciências da Natureza
IFRS −−−− Câmpus Porto Alegre2013/2
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Astronomia extragalácticaM31+M110 (satélite)+LuaAté 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 porestrelas em estágio final de evoluçãoestelar e (3) aglomerados de estrelasda Via Láctea
Não havia consenso sobre o queeram as NEBULOSAS ESPIRAIS
1923 Edwin Powell Hubble (1889-1953)
proporcionou a evidência definitivapara considerar as NEBULOSAS
ESPIRAIS como galáxias Identificou uma variável cefeida nagaláxia de Andrômeda, M31 (Messier31 – séc. 18: Charles Messier)
Luminosidade ∝∝∝∝ Período ∝∝∝∝
Magnitude absoluta ∝∝∝∝ Distância ≈≈≈≈ 2,2
milhões de anos-luz á 100 mil anos-luz
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Classificação morfológica
Esquema de Hubble
ESPIRAIS (1) NORMAIS e (2) BARRADAS Assimetria nadistribuição da matéria escura com maior condensação (3) ELÍPTICAS Simetria na distribuição da matéria escura
com maior condensação (4) IRREGULARES Não têm forma definida
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Classificação morfológica
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Galáxias espirais (S)
Estrutura espiral Possuem núcleo, disco, halo, braços espirais
a núcleo maior, braços pequenos e bem enrolados
b núcleo e braços intermediários
c núcleo menor, braços grandes e mais abertos
LenticularesS0 Têmnúcleo, discoe halo, masnão têm
traços deestruturaespiral.Ex.: M86
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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)
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Galáxias espirais
Nos braços, estão presentes (1) nebulosas gasosas,(2) poeira, (3) estrelas jovens (incluindo as super-gigantes luminosas) e (4) aglomerados estelares
No halo, estão presentes aglomerados globulares
Têm diâmetros de 20 mil anos-luz até mais de 100mil anos-luz
Suas massas variam de 10 bilhões a 10 trilhões de
vezes a massa do Sol
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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 semi-
eixo 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
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Galáxias irregulares (I)
Não têm simetria circular ou rotacional
Estrutura caótica ou irregular Estrelas das populações I e IIGrande Nuvem de Magalhães Supernova 1987A
Massa ≈≈≈≈ 6·109 massas solares Distância ≈≈≈≈ 176 mil anos-luzPequena 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
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Nuvens de Magalhães
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Principais características dos
diferentes tipos de galáxiasPropriedade Espirais Elípticas Irregulares
Massa ( ) a a a
Diâmetro ( parsecs) 5 - 30 1 - 1000 1 - 10
Luminosidade ( ) 10
8 a 10
11 10
6 a 10
12 10
7 a 2 × 10
9
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 Recentesanos
Recentes
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Formação e evolução das galáxias
Todas as galáxias começaram a se formaraproximadamente na mesma época
Nas espirais e nas irregulares, sobrou gás paracontinuar o processo de formação estelar
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Grupo LocalAglomerado pequeno Cerca de 50 galáxias
Volume 3 milhões de anos-luz na sua dimensão maiorContém pelo menos 3 galáxias espirais, 2 elípticas, 15 irregulares de diferentes
tamanhos e 17 anãs elípticasMaioria das galáxias orbita a Via Láctea ou Andrômeda, dando uma aparência binária
ao Grupo LocalVia Láctea e Andrômeda (M31) são os membros mais massivosM33 Terceira galáxia mais luminosa EspiralM32 Elíptica Satélite de M31M110 (NGC 205) ElípticaVárias irregulares e anãsNuvens de Magalhães
Satélites da Via Láctea2003 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 constelaçãodo Cão Maior/do centro galáctico
2012 Satélite Balbinot 1 Aglomerado de 200-300 estrelas com massas de nível médio,
situado no halo da Via Láctea, distante 108.000 anos-luz do Sistema Solar
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Grupo Local
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Outros aglomerados de galáxias: HYDRA
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Outros aglomerados de galáxias: ABELL 2218
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Outros aglomerados de galáxias: FORNAX
Centro Elíptica E1 NGC 1399 Abaixo Elíptica E1 NGC 1404 Esquerda Irregular NGC 1427
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Outros aglomerados de galáxias: COMA
Cobre 20 milhões de anos-luz
Contém milhares de galáxias
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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 oGrupo Local, fazendo com queo mesmo mova-se na suadireção
A galáxia elíptica gigante M87contém um buraco negro emseu centro, com massa de1,3·109·MSol
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Superaglomerados
Supercúmulo Local Grupo Local + Cúmulo de Virgem Diâmetro Aproximadamente 100 milhões de anos-luz Massa Cerca de 1015 massas solares
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Estrutura em Grande Escala
As galáxias não estão distribuídas uniformemente, masformam filamentos no espaço
Entre os filamentos, estão regiões sem galáxias, como aestrutura 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 somente15 milhões de anos-luz de espessura
Distância 250 milhões de anos-luz Massa 2·1016·MSol
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Estrutura em Grande Escala
9325 galáxias
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Estrutura em Grande Escala
100 milgaláxias
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Colisões entre galáxias
Galáxia do girino
Galáxias em aglomeradosestão relativamente próximas
umas das outras Separações entre elas não sãograndes, comparadas comseus tamanhos
Espaçamento entre as galáxias
é da ordem de apenas 100vezes o seu tamanho,enquanto a distância médiaentre as estrelas é da ordem de1 parsec = 22 milhões dediâmetros solares
Galáxias estão em frequentesinterações umas com as outras
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Colisões entre galáxias
NGC 4038/9
Interação de maré entre 2galáxias atrai matéria de umaem direção à outra
Pontes de matéria se formamentre as galáxias interagentes,
mas também se formamcaudas de matéria, que saemde cada galáxia na direçãooposta à outra
Devido à rotação das galáxias,as caudas e as pontes podemassumir formas esquisitas
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Fusão de galáxiasX
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 tãofortes a ponto de destruir a estrutura da galáxia menor, cujos pedaçosserão então incorporados pela maior
Muitas galáxias com aparências estranhas, que não se enquadram emnenhuma das categorias de Hubble, mostram evidências de interações
recentes Simulações por computador mostram que sua forma pode ser
reproduzida por interação de maréResultados 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
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Referência
K. S. Oliveira Fo. e M. F. O. Saraiva. Astronomia e
astrofísica , 2a. ed. São Paulo: Livraria da Física, 2004