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ASTRONOMIA EXTRAGALÁCTICA. Galáxias:...objetos com aparência nebulosa esbranquiçados…! Galáxias:...objetos com aparência nebulosa esbranquiçados…! Romanos.

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1 ASTRONOMIA EXTRAGALÁCTICA

2 Galáxias:...objetos com aparência nebulosa esbranquiçados…! Galáxias:...objetos com aparência nebulosa esbranquiçados…! Romanos --> Via - Láctea (caminho de leite) Romanos --> Via - Láctea (caminho de leite) Gregos --> Galáxia (leite) Gregos --> Galáxia (leite)

3 Visão Histórica e Produção da Época : Galileu 1o a perceber que a VL era uma vasta coleção de *s individuais : Galileu 1o a perceber que a VL era uma vasta coleção de *s individuais : Messier (M) c/ 45 objs (M31, M33) : Messier (M) c/ 45 objs (M31, M33) : E. Kant + Wright--> suspeitam de outros agreg. de *s --> ¨Universos Ilhas¨ : E. Kant + Wright--> suspeitam de outros agreg. de *s --> ¨Universos Ilhas¨ : W. Herschel --> General Catalogue (GC) c/ 1000 objs : W. Herschel --> General Catalogue (GC) c/ 1000 objs : W. Herschel --> *s não estavam distrib. ao acaso : W. Herschel --> *s não estavam distrib. ao acaso Produção --> confecção de vários catálogos: Produção --> confecção de vários catálogos: : Parsons constrói o maior telesc. da época (Irlanda) resolve p/ 1a vez a estrutura espiral de algumas nebulosas sugere que estes objs poderiam estar rodando : Parsons constrói o maior telesc. da época (Irlanda) resolve p/ 1a vez a estrutura espiral de algumas nebulosas sugere que estes objs poderiam estar rodando : J. Herschel --> amplia o GC (5000 objs) : J. Herschel --> amplia o GC (5000 objs) : Dreyer--> New General Catalogue (NGC) c/ ~ 7000 objs --> : Dreyer--> New General Catalogue (NGC) c/ ~ 7000 objs --> 2 extensões: IC (1895), IC (1908), com ~ objs 2 extensões: IC (1895), IC (1908), com ~ objs … Telescópios já eram conhecidos no séc XVIII,..mas não ¨resolviam¨ as nebulosas...! … Telescópios já eram conhecidos no séc XVIII,..mas não ¨resolviam¨ as nebulosas...!

4 1912 Slipher verifica a presença de linhas espectrais desviadas via Doppler em certo número destes objs 1912 Slipher verifica a presença de linhas espectrais desviadas via Doppler em certo número destes objs Os argumentos sobre a natureza destes objs distancia e tamanho Os argumentos sobre a natureza destes objs distancia e tamanho … alguns cientistas acreditavam que as nebulosas eram … alguns cientistas acreditavam que as nebulosas eram nuvens de gás dentro da Galáxia nuvens de gás dentro da Galáxia …e outros …e outros existência de Universos Ilhas (Kant) existência de Universos Ilhas (Kant) …ou seja, de natureza extragaláctica… …ou seja, de natureza extragaláctica…

5 Grande Debate: não resolve a polêmica…! 1920 National Academy of Sciences, Washington 1920 National Academy of Sciences, Washington Shapley (Mte Wilson) neb. eram objs da Galáxia Shapley (Mte Wilson) neb. eram objs da Galáxia - m da nova em M31 (se o disco de M31 fosse tão gde qto ao da MW seu tamanho angular seria de 3 o x1 o d tão gde que a L de uma nova seria muito maior que a encontrada na MW) - m da nova em M31 (se o disco de M31 fosse tão gde qto ao da MW seu tamanho angular seria de 3 o x1 o d tão gde que a L de uma nova seria muito maior que a encontrada na MW) - Mto próprio de M101 alta rotação angular se o D fosse ~ MW objs próximos a borda teriam veloc. em excesso comparada c/ MW - Mto próprio de M101 alta rotação angular se o D fosse ~ MW objs próximos a borda teriam veloc. em excesso comparada c/ MW Curtis (Lick Obs.) sistemas externos Curtis (Lick Obs.) sistemas externos - argumentava que se as novas tivessem o mmo brilho intrínseco que as da MW deveriam estar a 150 Kpc de d…! - argumentava que se as novas tivessem o mmo brilho intrínseco que as da MW deveriam estar a 150 Kpc de d…!

6 Edwin Hubble 1926: Hubble resolve a questão descobre Cefeidas variáveis em Andrômeda (M31) 1926: Hubble resolve a questão descobre Cefeidas variáveis em Andrômeda (M31) Via Telesc. Mte Wilson mediu m de algumas Cefeidas obteve M via relação P-L aplica a relação do módulo de distância m-M = 5logd – 5, d=285 Kpc m-M = 5logd – 5, d=285 Kpc Portanto, confirma a existência de outros sistemas de galáxias…ASTRONOMIA EXTRAGALÁCTICA

7 2 outras grandes contribuições: Primeira: Interpretação dos deslocamentos das linhas espectrais em galáxias Expansão do Universo

8 Segunda: Morfologia de GALÁXIAS

9 Galáxias.... Galáxias Por definicão, 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 gravitacionalmente ligados! - Por definicão, 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 gravitacionalmente ligados! - Consideradas os constituintes fundamentais do Universo - ¨tijolos do Universo¨ - Consideradas os constituintes fundamentais do Universo - ¨tijolos do Universo¨ # Pto de vista macroscópico --> distrib. gde escala --> arq. Universo # Pto de vista macroscópico --> distrib. gde escala --> arq. Universo - Existe pouca dúvida do pq elas existem: gravidade é responsável - Existe pouca dúvida do pq elas existem: gravidade é responsável - Estes sistemas são semelhantes na forma ? Existem diferentes morfologias associadas as galáxias ? Pq ? - Estes sistemas são semelhantes na forma ? Existem diferentes morfologias associadas as galáxias ? Pq ?

10 Sistemas de Classificação Morfológico - Vários sistemas conhecidos Morgan (58), van den Bergh (60), de - Vários sistemas conhecidos Morgan (58), van den Bergh (60), de Vaucouleurs (63), Hubble – SCH ( ), conhecido também como Diagrama ¨Tuning-Fork¨ (D-TF): E, S, Lenticulares (SO), Irregulares (Irr)

11 Walter Baade Mte Wilson Observatory Mte Wilson Observatory 1944 Conferência do Vaticano diferentes componentes das galáxias, abrigam diferentes pop. estelares conceito de População Estelar 1944 Conferência do Vaticano diferentes componentes das galáxias, abrigam diferentes pop. estelares conceito de População Estelar População da componente esferoidal + velha, em média, que a do disco maior repres. de estrelas com abundâncias muito baixas de elementos químicos pesados (C, O, N, Si, Mg, Fe) População da componente esferoidal + velha, em média, que a do disco maior repres. de estrelas com abundâncias muito baixas de elementos químicos pesados (C, O, N, Si, Mg, Fe) População do disco + jovem, com proporções maiores de elementos pesados, ricas em metais População do disco + jovem, com proporções maiores de elementos pesados, ricas em metais # Pto de vista microscópico --> const. interna --> pop. estelares # Pto de vista microscópico --> const. interna --> pop. estelares

12 Elípticas (E) # 1 única componente com morfologia elipsoidal # 1 única componente com morfologia elipsoidal # Cor ~ cte 1 única pop. estelar dominante (!!) # Cor ~ cte 1 única pop. estelar dominante (!!) # Dif. graus de achatamento (Eo --> E7) e= 1-b/a # Dif. graus de achatamento (Eo --> E7) e= 1-b/a # Estrutura via fotometria # Estrutura via fotometria # Pto de vista cinemático –> # Pto de vista cinemático –> primariamente dispersão de velocidade anisotrópica primariamente dispersão de velocidade anisotrópica # Existe correlação entre L~ (Lei de Faber Jackson) # Existe correlação entre L~ (Lei de Faber Jackson)

13 # Distribuição de luminosidade decrescente do centro p/ a borda perfil de distribuição de brilho: Lei R ¼ ou Lei de de Vaucouleurs perfil de distribuição de brilho: Lei R ¼ ou Lei de de Vaucouleurs I(R) = Ie exp {-7.67[(R/Re) 1/4 – 1]}, I(R) = Ie exp {-7.67[(R/Re) 1/4 – 1]}, Re raio efetivo; Re raio efetivo; Ie brilho superf. em Re Ie brilho superf. em Re A luminosidade L das E varia por um fator de 10 7 A luminosidade L das E varia por um fator de 10 7 A Fção de L, (L), que descreve o número relativo de galáxias com diferentes luminosidades, é definida como sendo o número de gal. com L no intervalo L + dL dentro de uma unidade de volume, descrita p/ uma aprox. analítica conhecida como Lei de Schechter A Fção de L, (L), que descreve o número relativo de galáxias com diferentes luminosidades, é definida como sendo o número de gal. com L no intervalo L + dL dentro de uma unidade de volume, descrita p/ uma aprox. analítica conhecida como Lei de Schechter (L)dL = n* (L/L*) exp (-L/L*)dL/L* (L)dL = n* (L/L*) exp (-L/L*)dL/L*

14 Diferenças entre morfologias iguais E normais gEs, Es, cEs E normais gEs, Es, cEs 10 8 < MEn < < MEn < < M B < < M B < -23 ~1 < D(Kpc) < 200 ~1 < D(Kpc) < 200 7< M/L(Mo/Lo) < 100 7< M/L(Mo/Lo) < 100 1< F (aglom. Glob.) <10 1< F (aglom. Glob.) <10

15 Espirais (1) # Várias componentes: bojo, disco, halo e algumas vezes, barra --> bojo e halo c/ morfologia esferoidal; disco com morfologia achatada contendo braços espirais # Básicamente possuem 2 famílias: ordinárias ou comuns (S) e as barradas (SB ) - a barra é considerada uma componente a mais, e se localiza entre bojo e braços e é axisimétrica) # Estas famílias podem estar em diferentes grupos, diferenciados em relação a dimensão relativa do bojo e grau de enrolamento dos bracos Sa --> Sb --> Sc SBa --> SBb --> SBc Sa --> Sb --> Sc SBa --> SBb --> SBc >....ordem decrescente dos bojos....ordem de braços mais desenrolados >....ordem decrescente dos bojos....ordem de braços mais desenrolados

16 Espirais (2) Famílias interm. Sa, Sab, Sb, Sbc, etc…(idem p/ barradas) Famílias interm. Sa, Sab, Sb, Sbc, etc…(idem p/ barradas) Leis de distribuição de brilho Leis de distribuição de brilho R 1/4 p/ o bojo (~ E) R 1/4 p/ o bojo (~ E) exponencial p/ disco exponencial p/ disco I(r) = Io e –r/ro, ro raio característico I(r) = Io e –r/ro, ro raio característico Io L extrapolada Io L extrapolada # Comportamento cinemático vai depender da componente: bojos --> dispersão de veloc. ; discos --> rotação # Comportamento cinemático vai depender da componente: bojos --> dispersão de veloc. ; discos --> rotação

17 Irregulares Irregulares (Irr): Irregulares (Irr): # Morfologia s/ simetria de rotação --> 2 tipos: # Morfologia s/ simetria de rotação --> 2 tipos: Irr I ~ magelânicas (cont. Scs) Irr I ~ magelânicas (cont. Scs) Irr II – forma irreg. s/ simetria Irr II – forma irreg. s/ simetria # Apresentam gdes qdes de poeira.... # Apresentam gdes qdes de poeira....

18 Considerações importantes sobre o SCH ou D-TF Se aplica bem a galáxias brilhantes Se aplica bem a galáxias brilhantes Hubble acreditava que as dif. morfologias poderiam estar representando uma sequência evolutiva: E-->S … ou … S-->E Hubble acreditava que as dif. morfologias poderiam estar representando uma sequência evolutiva: E-->S … ou … S-->E 1. Brilho superf. E --> é muito >>> do que das S 1. Brilho superf. E --> é muito >>> do que das S 2. Momento angular/área das S --> >> E...incompatível c/ um cenário onde galáxias são formadas como S e vão se transmutando em E...e vice-versa Momento angular/área 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! ….ou seja, o SCH NÃO representa uma sequência evolutiva!.…Outras considerações.…Outras considerações

19 Pbs com o SCH - SCH não é representativo de todas as morfologias encontradas em galáxias. Exs: cDs, anãs de baixo brilho superficial, peculiares - SCH não é representativo de todas as morfologias encontradas em galáxias. Exs: cDs, anãs de baixo brilho superficial, peculiares -Até mesmo p/ S não considera peculiaridades entre diferentes tipos de braços --> floculentas e ¨grand-- design¨ -Até mesmo p/ S não considera peculiaridades entre diferentes tipos de braços --> floculentas e ¨grand-- design¨ - Gal. foram classificadas de acordo c/ razão axial aparente - Gal. foram classificadas de acordo c/ razão axial aparente - Ignora dicotomia entre Irr normais e barradas - Ignora dicotomia entre Irr normais e barradas - Não pode ser aplicado, pelo menos isoladamente, a galáxias a altos ¨red-shifts¨ - Não pode ser aplicado, pelo menos isoladamente, a galáxias a altos ¨red-shifts¨

20 Apesar da incompleteza….o Diagrama de Hubble reflete, simplificadamente, o comportamento de algumas propriedades básicas de galáxias…, por ex… 1. MIS (gás + poeira): aumenta em direção as ¨late-type¨ 1. MIS (gás + poeira): aumenta em direção as ¨late-type¨ E ----> So ----> S ----> Irr Irr --> ~ 20-25% S --> ~ 1-2 % E ----> So ----> S ----> Irr Irr --> ~ 20-25% S --> ~ 1-2 % E --> muito menos... E --> muito menos Cor e Conteúdo Estelar 2. Cor e Conteúdo Estelar E ----> So ----> S ----> Irr E ----> So ----> S ----> Irr pop.+ vermelha > nas comp. esferoidais e azul no disco E-->Sa: cor ~ *s K ; Sb: *s cor ~ K e F ; Sc-->Irr: *s cor ~ A e F pop.+ vermelha > nas comp. esferoidais e azul no disco E-->Sa: cor ~ *s K ; Sb: *s cor ~ K e F ; Sc-->Irr: *s cor ~ A e F 3. Razão bojo/disco ---> diminui das Sa --> Sc 3. Razão bojo/disco ---> diminui das Sa --> Sc

21 Quais as ordens de grandeza da M, D e L de galáxias ? ESPIRAIS ELÍPTICAS ESPIRAIS ELÍPTICAS Massa (MO) 10 9 –> Diâmetro (Kpc) Luminosidade (LO) ( ~10 38 < L < ergs.s-1 ) ( ~10 38 < L < ergs.s-1 ) ( LO ~ ergs.s-1 )

22 Respostas relativas a formação de galáxias começaram a surgir somente na década de 60…! , Lynden Bell, Eggen, Sandage, estudando cinemática de *s anãs verificam: , Lynden Bell, Eggen, Sandage, estudando cinemática de *s anãs verificam: - *s de baixa metalicidade -->órbitas excêntricas, pouco momento angular, ocupam várias alturas em relação ao disco - *s de baixa metalicidade -->órbitas excêntricas, pouco momento angular, ocupam várias alturas em relação ao disco - *s de alta metalicidade --> órbitas ~ circulares, concêntricas no plano da galáxia - *s de alta metalicidade --> órbitas ~ circulares, concêntricas no plano da galáxia

23 Cenário Monolítico.... de formação de galáxias, que prevê 2 fases: 1a) Fase rápida --> escala de T~ 100 milhões de anos; responsável p/ formacão das componentes esferoidais ---> forma *s + velhas; - metálicas 1a) Fase rápida --> escala de T~ 100 milhões de anos; responsável p/ formacão das componentes esferoidais ---> forma *s + velhas; - metálicas 2a) Fase lenta --> resp. p/ formacão do disco--> forma *s + jovens; + metálicas 2a) Fase lenta --> resp. p/ formacão do disco--> forma *s + jovens; + metálicas....este cenário parecia então responder a pergunta deixada p/ Hubble, sobre a questão da diversidade morfológica...,então, E e S têm morfologias diferentes pq dependem da eficiência de transformação do gás em estrelas …Entretanto…

24 Pbs com este cenário Como explicar dif. entre idade e metalicidade nos aglom. globulares ? Como explicar dif. entre idade e metalicidade nos aglom. globulares ? Metade de tds as estrelas do halo tem rotação retrógrada, com Vrot. líquida de 0Km/s..! …os estudos da cinemática de estrelas do halo e de aglomerados parece sugerir que o meio ambiente local da MW era turbulento e aglutinado Metade de tds as estrelas do halo tem rotação retrógrada, com Vrot. líquida de 0Km/s..! …os estudos da cinemática de estrelas do halo e de aglomerados parece sugerir que o meio ambiente local da MW era turbulento e aglutinado Variação na idade de componentes distintas da galáxia (disco fino velho e jovem, disco espesso) ? Variação na idade de componentes distintas da galáxia (disco fino velho e jovem, disco espesso) ? Existência de espirais sem bojo ? Existência de espirais sem bojo ? Como interpretar as regiões brilhantes obs em bojos de galáxias pelo telescópio espacial, indicando regiões recentes de formação estelar, no contexto do Cenário Monolítico ? Como interpretar as regiões brilhantes obs em bojos de galáxias pelo telescópio espacial, indicando regiões recentes de formação estelar, no contexto do Cenário Monolítico ? …e os bojos retangulares ? …e os bojos retangulares ?

25 Avanços Tecnológicos Fotometria: Fotometria: # permite estudar a estrutura de galáxias # permite estudar a estrutura de galáxias # identificação de componentes # identificação de componentes # distrib. e det. da Massa # distrib. e det. da Massa # pistas sobre prop. dinâmicas e evolutivas # pistas sobre prop. dinâmicas e evolutivas # ML/Mescura (missing mass) # ML/Mescura (missing mass) # evolução química # evolução química

26 Fotometria CCD CCD – Charge-Coupled Device Detectors # déc 70 maior ef. quântica # déc 70 maior ef. quântica ampla faixa dinâmica ampla faixa dinâmica linearidade linearidade maior sensibilidade maior sensibilidade Pacotes de aplicativos (ex. IRAF) Pacotes de aplicativos (ex. IRAF) Pbs até déc banda passante; mag. Integrada e diâmetro… Pbs até déc banda passante; mag. Integrada e diâmetro…

27 Tratamento de Imagens (1)

28 Tratamento de Imagens (2)

29 Informações Estruturais

30 Avanços Científicos Novos tipos de galáxias; melhores informações sobre as classes mais conhecidas Novos tipos de galáxias; melhores informações sobre as classes mais conhecidas Complexidade e inhomogeneidade nas E e SO: Complexidade e inhomogeneidade nas E e SO: - triaxialidade - triaxialidade - gde fração da E tem poeira - gde fração da E tem poeira - classe da Eboxy, Edisk - classe da Eboxy, Edisk - envelopes, discos fracos ou subestruturas - envelopes, discos fracos ou subestruturas - núcleo com rotação retrógrada - núcleo com rotação retrógrada - anéis de poeira - anéis de poeira - anéis polares - anéis polares - diversidade: cDs (1Mpc; -23

31 …p/ as SOs …p/ as SOs - sempre foi controvertida - sempre foi controvertida - detecção de gás neutro e ionizado, em algumas - detecção de gás neutro e ionizado, em algumas - estudos fotométricos bojo tem prop. interm. E e S - estudos fotométricos bojo tem prop. interm. E e S - estudos espectroscópicos e de cores S sem gás - estudos espectroscópicos e de cores S sem gás - SO podem chegar até ai por diferentes vias… - SO podem chegar até ai por diferentes vias… Espirais (S) Espirais (S) - maiores avanços braços morfologia deles depende diretamente de processos de instabilidade no disco (interna ou externa) - maiores avanços braços morfologia deles depende diretamente de processos de instabilidade no disco (interna ou externa) - tendência s/ instabilidade floculentos - tendência s/ instabilidade floculentos c/ instabilidade grand design c/ instabilidade grand design - ressonância: rings, barras, - ressonância: rings, barras, - bojos retangulares e peanut (rotação cilíndrica) - bojos retangulares e peanut (rotação cilíndrica)

32 Plano Fundamental Relação Faber-Jackson p/ Es L Relação Faber-Jackson p/ Es L Esforço de melhorar o espalhamento introd. 2o parâmetro : r e Esforço de melhorar o espalhamento introd. 2o parâmetro : r e L 2.65 r e 0.65, então as gal. são visualizadas em uma superfície bi-dimensional em um plano tri-dimensional, representado p/ coordenadas L, r e plano fundamental (E, bojos, etc) L 2.65 r e 0.65, então as gal. são visualizadas em uma superfície bi-dimensional em um plano tri-dimensional, representado p/ coordenadas L, r e plano fundamental (E, bojos, etc)

33 Como explicar as morfologias patológicas ? Galáxias são sistemas sociais geralmente em grupos que variam na riqueza desde pares aglomerados superaglomerados Galáxias são sistemas sociais geralmente em grupos que variam na riqueza desde pares aglomerados superaglomerados Grupos 1 Mpc Grupos 1 Mpc Aglomerados ~ alguns Mpc Aglomerados ~ alguns Mpc Superaglomerados ~ 50 Mpc e maiores…. Superaglomerados ~ 50 Mpc e maiores…. Massas variam na escala de aglom. e superaglom MO Massas variam na escala de aglom. e superaglom MO

34 O conteúdo morfológico varia dependendo da riqueza ou densidade do aglomerado O conteúdo morfológico varia dependendo da riqueza ou densidade do aglomerado # Agrupamento pobre pred. de S # Agrupamento pobre pred. de S # Aglom. ricos galáxias E no centro, e S na borda # Aglom. ricos galáxias E no centro, e S na borda PQ ? PQ ? Como a dimensão das gal. é grande comparada a distância entre elas efeitos de maré são importantes canibalismo Transmutação Morfológica Como a dimensão das gal. é grande comparada a distância entre elas efeitos de maré são importantes canibalismo Transmutação Morfológica Explicaria a segregação morfológica alguns objetos peculiares que obs diferentes estágios de fusão Explicaria a segregação morfológica alguns objetos peculiares que obs diferentes estágios de fusão Poderia justificar dif. morf. E e S (protogaláxias) vínculos com formação de galáxias Poderia justificar dif. morf. E e S (protogaláxias) vínculos com formação de galáxias Galáxias Ativas grupos densos Galáxias Ativas grupos densos

35 Aglom. hoje repletos de E passado (4-5 bilhões de anos- 1/3 mais jovem) muitas S (?!) Nurture & Nature

36 Grupo Local Contêm da ordem de 30 membros conhecidos maioria anãs Contêm da ordem de 30 membros conhecidos maioria anãs Galáxias dominantes do grupo Andrômeda e VL (S) Galáxias dominantes do grupo Andrômeda e VL (S) Satélites da VL Nuvens de Magalhães (Irr) e SagDEG, Canis Major Dwarf Satélites da VL Nuvens de Magalhães (Irr) e SagDEG, Canis Major Dwarf

37 Pq red ou blue-shift no GL ?

38 Grupos Densos e Ricos Exs: Virgo, Coma, Hydra Exs: Virgo, Coma, Hydra Estruturas irregulares ou regulares estágio evolutivo do aglom. Estruturas irregulares ou regulares estágio evolutivo do aglom. Estimativa da massa gals indiv. ou binárias; via gás intraglomerado (R-X Chandra) Estimativa da massa gals indiv. ou binárias; via gás intraglomerado (R-X Chandra) Matéria Escura Matéria Escura

39 Superaglomerados - Universo em grande escala mostra distribuição aparentemente homogênea de hiperestruturas e vazios com dimensões: - Universo em grande escala mostra distribuição aparentemente homogênea de hiperestruturas e vazios com dimensões: Estruturas ~~1 bilhão de a.l Estruturas ~~1 bilhão de a.l Vazios 250 milhões de a.l Vazios 250 milhões de a.l - Gravidade atração entre td e qualquer matéria/energia não sabemos pq existe gravidade nem entendemos completamente c/o a Fg é exercida # sabemos que ela é responsável por coletar qdes absurdas de matéria em vastos continentes, separados por vazios comparáveis em dimensões # sabemos que ela é responsável por coletar qdes absurdas de matéria em vastos continentes, separados por vazios comparáveis em dimensões

40 Mas… e a Evolução de Galáxias ? Mas… e a Evolução de Galáxias ? Universo está em transição evolução de gal. no passado (início) era dominada por aglutinação hierárquica e fusões dominada p/ processos violentos e rápidos Universo está em transição evolução de gal. no passado (início) era dominada por aglutinação hierárquica e fusões dominada p/ processos violentos e rápidos Evolução no futuro secular: rearranjo lento da energia e massa que resultam de interações envolvendo fenômenos coletivos como barras, discos ovais, estruturas espirais e halos escuros triaxiais Evolução no futuro secular: rearranjo lento da energia e massa que resultam de interações envolvendo fenômenos coletivos como barras, discos ovais, estruturas espirais e halos escuros triaxiais No momento ambos processos são importantes…! No momento ambos processos são importantes…! Evolução entendimento da formação das componentes de galáxias, em particular, os BOJOS Evolução entendimento da formação das componentes de galáxias, em particular, os BOJOS

41 Estudo de bojos – um enfoque alternativo para evolução de galáxias… Componente associada a um esferóide circundado p/ disco Componente associada a um esferóide circundado p/ disco Prop. ~ E: morfologia, conteúdo estelar, cinemática, distrib. brilho, etc… Prop. ~ E: morfologia, conteúdo estelar, cinemática, distrib. brilho, etc… Déc. 70 visão alterada: dif. prop. cinemáticas e estruturais Déc. 70 visão alterada: dif. prop. cinemáticas e estruturais bojos têm rotação mais elevada que Egig bojos têm rotação mais elevada que Egig achatamento maior nos bojos achatamento maior nos bojos Bojos retangulares (…Eboxy) Bojos retangulares (…Eboxy) Busca de cenários alternativos… p/ melhor adequar obs e teoria Busca de cenários alternativos… p/ melhor adequar obs e teoria

42 Cenários alternativos 3 atualmente propostos: Modelo de Ciclo Fechado, Modelo Hierárquico e de Evolução Secular : diferenciam entre sí p/ época de formação do bojo e disco 3 atualmente propostos: Modelo de Ciclo Fechado, Modelo Hierárquico e de Evolução Secular : diferenciam entre sí p/ época de formação do bojo e disco Bojo formado em época anterior ao disco + velho (CM, MCF, MH) Bojo formado em época anterior ao disco + velho (CM, MCF, MH) - inconsistências: amplitude de metalicidades, *s rot. retróg., etc… - inconsistências: amplitude de metalicidades, *s rot. retróg., etc… - questão da destruição ou não do disco na fusão - questão da destruição ou não do disco na fusão Bojo formado quase que ao mesmo tempo do disco Bojo formado quase que ao mesmo tempo do disco - cen. hierárquico acresção de anãs contribui p/ formação gradual do bojo e disco, sem destruir o disco ant. existente - cen. hierárquico acresção de anãs contribui p/ formação gradual do bojo e disco, sem destruir o disco ant. existente …Cenário Hierárquico as 2 versões (disco novo e de mesma idade do bojo) apresentam gde prob. de ocorrer, porém é preciso ter em mente que as estatísticas de bojos com rot. retrógrada indicam poucos casos deve ocorrer, mas não é o cenário fundamental de formação

43 Cenário de Evolução Secular Um cenário mais consistente Um cenário mais consistente Ocorreria via instabilidades internas ou externas barras Ocorreria via instabilidades internas ou externas barras Série de efeitos e processos alterar a evolução da gal. Série de efeitos e processos alterar a evolução da gal. - barras coletam gás p/ centro geram novas estrelas provocam ressonâncias…transportam estrelas do disco p/ bojo espessam os discos geram bojos retangulares - barras coletam gás p/ centro geram novas estrelas provocam ressonâncias…transportam estrelas do disco p/ bojo espessam os discos geram bojos retangulares 5% da Mtotal vai p/ centro barras se dissolvem provocam novas instab. barras recorrentes 5% da Mtotal vai p/ centro barras se dissolvem provocam novas instab. barras recorrentes Alimentaria o centro de galáxias com o gás combustível p/ núcleos ativos Alimentaria o centro de galáxias com o gás combustível p/ núcleos ativos

44 Previsões estão no momento sendo testadas do pto de vista obs Previsões estão no momento sendo testadas do pto de vista obs Concreto: 70 % da galáxias possuem barras efetivas Concreto: 70 % da galáxias possuem barras efetivas 30 % possuem bojos retangulares 30 % possuem bojos retangulares 30 % possuem gradientes de cor no disco 30 % possuem gradientes de cor no disco Surtos de formação estelar obs em bojos (Hubble telesc.) Surtos de formação estelar obs em bojos (Hubble telesc.) Forte correlação entre Ddisco x Dbojo processos Forte correlação entre Ddisco x Dbojo processos responsáveis p/ formação destas componentes responsáveis p/ formação destas componentes estão vinculados estão vinculados Similaridade entre cores de bojos e discos Similaridade entre cores de bojos e discos Cinemática de bojos rotação cilindrica Cinemática de bojos rotação cilindrica

45 Sintetizando… # Elípticas não são tão simples mostram diversidade na estrutura, L, prop. Cinemáticas mostram diversidade na estrutura, L, prop. Cinemáticas # Bojos gde heterogeneidade cores, metalicidade e idade cores, metalicidade e idade os de alta L ~ E; baixa L S os de alta L ~ E; baixa L S morfologia não parece seguir um único padrão morfologia não parece seguir um único padrão Os 3 cenários acima propostos parecem ocorrer e é preciso avaliar a proporção com que cd um contribui p/ formação de bojos e conseq. das gal. as diferenças entre E e bojos parecem favorecer o Cenário Evolução Secular … o que colocaria o SCH em uma dif. perspectiva, menos dependente das condições iniciais de formação processos de instab. Poderiam modificar a morfologia de galáxias … o que colocaria o SCH em uma dif. perspectiva, menos dependente das condições iniciais de formação processos de instab. Poderiam modificar a morfologia de galáxias

46 Peculiaridade na questão de emissão de energia…Galáxias Ativas...Pode-se dizer que essencialmente aparecem em 2 estados: fundamental (1) e excitado (2) (1) ou normais (1) ou normais --> ~10 38 ~10 38 < L < ergs.s-1 ~ 10 5 < L < LO lembrando que... (LO ~ ergss-1), e que esta L é de origem básicamente térmica (*s + MIS) luz estelar, emissão radiotérmica do gás (gás quente), emissão IR da poeira aquecida do MIS lembrando que... (LO ~ ergss-1), e que esta L é de origem básicamente térmica (*s + MIS) luz estelar, emissão radiotérmica do gás (gás quente), emissão IR da poeira aquecida do MIS (2) excitado --> ~10 44 ~10 44 < L < ergss-1 ~ < L < LO...de onde vem o adicional de energia...! ?...de onde vem o adicional de energia...! ? …Lembrar que galáxias com morfologia normal podem ser anormais ou pouco comum do pto de vista da emissão de E …Lembrar que galáxias com morfologia normal podem ser anormais ou pouco comum do pto de vista da emissão de E

47 (2) Galáxias Ativas e Quasares Emissão dominada por processos não térmicos (rad. Síncroton) Emissão dominada por processos não térmicos (rad. Síncroton) Processos térmicos envolvendo E muito altas Processos térmicos envolvendo E muito altas Núcleo muito pno (diam. angular < 1) Núcleo muito pno (diam. angular < 1) Em placas fotográficas aparência estelar Em placas fotográficas aparência estelar Linhas de emissão intensa alargadas Linhas de emissão intensa alargadas

48 Seyfert Seyfert (1943) identifica 6 espirais visualmente com núcleo azul muito brilhante, não usual, c/ l.e muito alargadas Seyfert (1943) identifica 6 espirais visualmente com núcleo azul muito brilhante, não usual, c/ l.e muito alargadas Grau de ionização representado p/ l.e indica um gás c/ T local tão alta qto 1 milhão de K Grau de ionização representado p/ l.e indica um gás c/ T local tão alta qto 1 milhão de K rápida variabilidade em curto espaço de tempo (~dias) tamanho da região emissora é pno e emite gdes qdes de energia rápida variabilidade em curto espaço de tempo (~dias) tamanho da região emissora é pno e emite gdes qdes de energia Hoje ~ milhares conhecidas encontram-se relat. próximas < z < 0.06 Hoje ~ milhares conhecidas encontram-se relat. próximas < z < % das Seyfert são também emissoras de rádio 10% das Seyfert são também emissoras de rádio Sugere-se que este adicional de emissão esteja associado c/ Buraco Negro ou gde concentração de estrelas no centro destas gal. Sugere-se que este adicional de emissão esteja associado c/ Buraco Negro ou gde concentração de estrelas no centro destas gal.

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50 Radiogaláxias São tipicamente Elípticas, frequentemente Eg em centros de aglomerados São tipicamente Elípticas, frequentemente Eg em centros de aglomerados Parecem ter sido formadoas via fusão --> em geral c/ aparencia peculiar como presença de jatos de gás ionizado (M87) ou cinturões de gás ou poeira (Centauros A) Parecem ter sido formadoas via fusão --> em geral c/ aparencia peculiar como presença de jatos de gás ionizado (M87) ou cinturões de gás ou poeira (Centauros A) 2 tipos: compactas (emissão vem do núcleo) e extensas – 75% (emissão vem dos 'lobos') 2 tipos: compactas (emissão vem do núcleo) e extensas – 75% (emissão vem dos 'lobos') Produção da radioemissão --> processo Syncroton (fortes campos magnéticos onde partcs de altas energias – tipicamente elétrons, estão se movendo a veloc. próximas a da luz.. Produção da radioemissão --> processo Syncroton (fortes campos magnéticos onde partcs de altas energias – tipicamente elétrons, estão se movendo a veloc. próximas a da luz.. Radioemissão, invariavelmente, não vem da galáxia visível, mas dos pares de lobos situados em direção oposta a gal. visivel Radioemissão, invariavelmente, não vem da galáxia visível, mas dos pares de lobos situados em direção oposta a gal. visivel Os lobos consistem de gás ionizado que são ejetados da galáxia central em direções opostas Os lobos consistem de gás ionizado que são ejetados da galáxia central em direções opostas

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52 Quasares > Sandage através das placas Palomar obs objs extremamente azuis com aparência estelar azul > Sandage através das placas Palomar obs objs extremamente azuis com aparência estelar azul Fortes emissores em rádio... Fortes emissores em rádio... São os mais L conhecidos no Universo São os mais L conhecidos no Universo - emitem em 1 segundo....o que o Sol emite em 200 anos --> 100 x mais brilhante que a VL - emitem em 1 segundo....o que o Sol emite em 200 anos --> 100 x mais brilhante que a VL Objs extremamente distantes c/ Objs extremamente distantes c/ 3 < z < 4 (mais próximo ~ 240 Mpc, mais distante ~ 4700 Mpc, maioria Mpc) 3 < z < 4 (mais próximo ~ 240 Mpc, mais distante ~ 4700 Mpc, maioria Mpc)

53 O que seria responsável por tanta emissão de E ? O que seria responsável por tanta emissão de E ? - Caroço --> Buraco Negro supermassivo c/ massas ~ 100 milhões de MO - Caroço --> Buraco Negro supermassivo c/ massas ~ 100 milhões de MO - Imensa produção de energia --> disco de acresção ao redor dos BN - Imensa produção de energia --> disco de acresção ao redor dos BN - Jatos de gás superaquecidos que vêm do núcleo saem na direção do eixo de rotação do disco de acresção - Jatos de gás superaquecidos que vêm do núcleo saem na direção do eixo de rotação do disco de acresção (a) Estes jatos são produzidos por combinação de forças rotacional + magnética (a) Estes jatos são produzidos por combinação de forças rotacional + magnética (b) Estes jatos são responsáveis p/ lobos radioemissores em galáxias rádio, e em BL Lac (b) Estes jatos são responsáveis p/ lobos radioemissores em galáxias rádio, e em BL Lac

54 Uma Possível Sequência Evolucionária Galáxias observadas hoje que tem núcleo ativo podem ser decendentes de QSO's A atividade central diminui qdo quantidade de matéria que cai no disco de acresção também diminui Galáxias observadas hoje que tem núcleo ativo podem ser decendentes de QSO's A atividade central diminui qdo quantidade de matéria que cai no disco de acresção também diminui Possível seq. evolutiva... QSO's --> Sey--> galáxias normais QSO's --> rádio --> galáxias E Possível seq. evolutiva... QSO's --> Sey--> galáxias normais QSO's --> rádio --> galáxias E

55 Se estamos observando objetos a profundidades muito grandes, estamos observando objetos que existiram enquanto o Universo era ainda jovem..então é possível que eles sejam os núcleos de galáxias jovens, vistas a bilhões de anos atrás... Se estamos observando objetos a profundidades muito grandes, estamos observando objetos que existiram 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 galáxias jovens Algumas evidências sugerem que os QSO's se formaram na fase inicial do Universo, a partir de mergers de galáxias jovens - Colisões entre gal. era mais comum devido a maior densidade do Universo na fase inicial de expansão - Colisões entre gal. era mais comum devido a maior densidade do Universo na fase inicial de expansão - Obs tem revelado frequência maior de colisões e mergers entre galáxias muito distantes no início do Universo - Obs tem revelado frequência maior de colisões e mergers entre galáxias muito distantes no início do Universo

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57 Astronomia Extragaláctica

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