As Galáxias


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A descoberta das galáxias

Kant (1755)[1] : hipótese dos "universos-ilha": a Via Láctea é apenas uma galáxia a mais em um um vasto universo cheio de galáxias


O catálogo de objetos difusos de Messier (1758-1782). [Fonte: The SEDS Messier Catalog Webpages ]

Shapley e Curtis (1920): O grande debate: O que são as "nebulosas espirais"


Shapley (esquerda) e Curtis(direita)

Edwin Hubble (1923-24): um universo de galáxias

M31
Foto da galáxia Andrômeda, M31.

Classificação morfológica de galáxias (Hubble)

Classificao
Esquema de Hubble para a classificação de galáxias.

Espirais

Todas as espirais têm duas componentes morfológicas


Espirais Ordinárias (S)

Os braços espirais partem do núcleo

espirais
Fotos de galáxias obtidas por Jim Wray, no McDonald Observatory.

Espirais Barradas (SB)

Espirais barradas: os braços espirais partem de uma barra formada de estrelas

barradas

Elípticas

Só tem a componente esferoidal, mostrando pouca estrutura interna.

Classificam-se de acordo com o achatamento aparente (n)

elipticas
As galáxias elípticas são chamadas de En, onde n=10(a-b)/a, sendo a o semi-eixo maior e b o semi-eixo menor.


Irregulares (I)

Apresentam estrutura irregular, caótica.

LMC SMC
Foto das galáxias irregulares Grande Nuvem de Magalhães e Pequena Nuvem de Magalhães, obtidas no Anglo-Australian Observatory.


Principais características de cada tipo

Propriedade Espirais Elípticas Irregulares
Massa (Msol)  10^9 a 10^12
10^5  a 10^13   10^8 a 10^11
Diâmetro (kiloparsecs) 5 - 30 1 - 1000 1 - 10
Luminosidade (Lsol) 108 a 1011 106 a 1012 107 a 2 × 109
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 velha 10^10 anos 10^10 anos 10^10 anos
Estrelas mais jovens Recentes   10^10 anos Recentes

Principais características dos diferentes tipos de galáxias

Exercício: Classifique as galáxias

desta lista de acordo com o diagrama diapasão de Hubble.


Massas de galáxias espirais

Assume-se que as estrelas e o gás são mantidos em sua órbita pela massa interna à órbita.

Gravitação universal:

formula massa-rotacional

Onde

M(R) = massa interior ao raio R
Vrot = velocidade de rotação
crg Sporbits
Curva de rotação para a galáxia espiral NGC3198.
rotation
'

Massas de galáxias elípticas

Teorema do Virial:

formula massa-virial

Onde

M = massa total da galáxia
v = velocidade média das estrelas
R = raio da galáxia
Eorbits

Formação de galáxias

As estrelas mais velhas das galáxias espirais são tão velhas quanto as estrelas mais velhas das galáxias elípticas, portanto as galáxias espirais não são mais jovens do que as elipticas

As galáxias se formaram a partir de grandes nuvens de gás primordial, quando o universo tinha cerca de um bilhão de anos.

Teorias principais sobre formação e evolução de galáxias:

A maioria das observações favorece o cenário hierárquico, mas algumas favorecem o cenário monolítico. Não existe uma teoria satisfatória no momento.

Galáxias em formação no universo jovem . O objeto marcado com o número 2 está ampliado no canto superior esquerdo da figura, mostrando tratar-se de duas pequenas galáxias se juntando para formar uma galáxia maior. O redshift desse objeto é z=4,88, indicando que sua idade é menos da metade da idade atual do universo.[Crédito:NASA, ESA, e N. Pirzkal STScI/ESA) et al.]


[1] Pouco antes de Kant, Thomas Wright havia proposto o primeiro modelo do Universo (na verdade da Via Láctea), no livro "An Original Theory of the Universe", de 1750. Nesse modelo, o Sol e as outras estrelas formavam uma casca esférica em torno de um "Centro Divino"; o raio da esfera seria tão grande que a casca esférica na região do Sol pareceria plana, formando um sistema achatado. Embora baseado em um ponto de vista teológico, Wright foi o primeiro a dar uma explicação para a Via Láctea como o efeito de estarmos imersos em uma camada de estrelas localmente plana.

[2] Shapley tinha fortes argumentos para defender que as espirais fossem objetos da Via Láctea: 1) segundo suas medidas, a Via Láctea tinha 100 kpc de diâmentro; 2)uma das nebulosas espirais, M101, tinha dados de movimento próprio que indicavam que ela tinha uma rotação de 0,02 segundos de arco por ano; como o perímetro dessa "nebulosa espiral" é de 0,5 grau, isso indica que seu período de rotação é de 100000 anos; se ela tivesse o mesmo tamanho da Via Láctea calculado por Shapley, para ter esse período de rotação sua velocidade de rotação seria maior do que a da luz! Portanto elas deviam ser bem menores do que a Via Láctea, e estariam a distâncias internas aos limites da Via Láctea. Curtis, por outro lado, achava que os dados eram questionáveis. E resultou estar com a razão.



 
Exercício de classificação de galáxias Questões de revisão Problemas

 


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