Galáxias

Galáxias
Karín Menéndez-Delmestre
Observatório do Valongo Trabalho de campo •  Trabalho para entregar: –  entrevista de 2 pesquisadores (professores, pós-­‐docs, colaboradores e/ou alunos de PG) extragalácCcos no OV –  1 página por pesquisador Trabalho de campo •  Trabalho para entregar: –  entrevista de 2 pesquisadores (professores, pós-­‐docs, colaboradores e/ou alunos de PG) extragalácCcos no OV –  1 página por pesquisador •  Candidatos: –  Thiago Gonçalves <[email protected]> –  Luiz Felippe S. Rodrigues <[email protected]> –  Bia Ramos <[email protected]> –  João Cavalcante <[email protected]> –  Raquel Nascimento <[email protected]> –  Bruno Coelho <[email protected]> Desenvolvimenteo de modelos de Formação e Evolução de Galáxias Para desenvolver um modelo completo sobre a formação e evolução de galáxias os astrônomos precisam estudar galáxias tanto no universo local como no universo distante. A caracterização do Universo local nos permite estabelecer a diversidade em propriedades astro^sicas existentes em galáxias (Cpos de galáxias, variedade de estruturas presentes, como braços espirais, barras, anéus, etc.) Em contraparCda, o estudo de galáxias distantes provê uma visão direta dos primeiros estágios de formação das galáxias, que são peças fundamentais no quebra-­‐
cabeça da evolução de galáxias. Desenvolvimenteo de modelos de Formação e Evolução de Galáxias Para desenvolver um modelo completo sobre a formação e evolução de galáxias os astrônomos precisam estudar galáxias tanto no universo local como no universo distante. Dica: Universo “local” se extende até ~30 Mpc, as “bordas” do Superaglomerado de Virgo. Tipos de Galáxias •  As galáxias apresentam diferentes formas – não são todas semelhantes! •  Podemos classificar as galáxias de acordo com sua aparência (morfologia ) e outras propriedades. •  Há vários sistemas de classificação de galáxias. O mais conhecido é a classificação de Hubble. •  Mas antes de falar da classificação... Consideremos as componentes principais de nossa galáxia. Classificação de Hubble •  Neste sistema há três Cpos principais de galáxias: – 
– 
– 
– 
ElípCcas (E0-­‐E7) Espirais (S, SB) Irregulares (Irr) 40 Cpo: “lenCculares”, entre elípCcas e espirais. Espirais
Elípticas
Irr
The Hubble Sequence
Irregulares
Propriedades das galáxias •  Além da morfologia (forma), os Cpos de galáxias diferem em determinadas caracterísCcas: –  População estelar: quais Cpos de estrelas dominam a luz total? Azuis? Vermelhas? Propriedades das galáxias •  Além da morfologia (forma), os Cpos de galáxias diferem em determinadas caracterísCcas: –  População estelar: quais Cpos de estrelas dominam a luz total? Azuis? Vermelhas? –  Geralmente, quais estrelas dominam quais Cpos de galáxias? Propriedades das galáxias •  Além da morfologia (forma), os Cpos de galáxias diferem em determinadas caracterísCcas: –  População estelar: quais Cpos de estrelas dominam a luz total? Azuis? Vermelhas? Elíp%cas •  São mais vermelhas Espirais •  São mais azuis Um detalhe sobre evolução estelar... •  O fator que determina quanto tempo vive uma estrela Um detalhe sobre evolução estelar... •  O fator que determina quanto tempo vive uma estrela  Massa POR QUÉ?
Um detalhe sobre evolução estelar... •  O fator que determina quanto tempo vive uma estrela  Massa –  Isso está relacionado com a capacidade que uma estrela tem de aCngir as densidades, temperaturas, pressões necessárias no centro para fusionar hidrogênio (e outros elementos mais pesados nas etapas avançadas da evolução estelar) Um detalhe sobre evolução estelar... •  O fator que determina quanto tempo vive uma estrela  Massa •  As estrelas de maior massa: –  aCngem as condições necessárias para fusão mais rápido; –  são mais quentes  azuis! –  passam por todas as fases da evolução muito rápido: elas nascem, vivem e morrem em pouco tempo (~milhões de anos) Um detalhe sobre evolução estelar... •  O fator que determina quanto tempo vive uma estrela  Massa •  As estrelas de maior massa: –  aCngem as condições necessárias para fusão mais rápido; –  são mais quentes  azuis! –  passam por todas as fases da evolução muito rápido: elas nascem, vivem e morrem em pouco tempo (~milhões de anos) •  As estrelas de menor massa: –  levam mais tempo em aCngir as condições necessárias para fusão nuclear; –  são mais frias  vermelhas! –  duram muito tempo (~bilhões de anos) Um detalhe sobre evolução estelar... •  O fator que determina quanto tempo vive uma estrela  Massa •  As estrelas de maior massa: –  aCngem as condições necessárias para fusão mais rápido; –  são mais quentes  azuis! –  passam por todas as fases da evolução muito rápido: elas nascem, vivem e morrem em pouco tempo (~milhões de anos) •  As estrelas de menor massa: –  levam mais tempo em aCngir as condições necessárias para fusão nuclear; –  são mais frias  vermelhas! –  duram muito tempo (~bilhões de anos) •  Por isso dizemos que estrelas azuis são “jovens” (não mais de alguns milhões de anos), enquanto as vermelhas são “velhas” (com uma idade de alguns bilhões de anos) Propriedades das galáxias •  Além da morfologia (forma), os Cpos de galáxias diferem em determinadas caracterísCcas: –  População estelar: quais Cpos de estrelas dominam a luz total? Azuis? Vermelhas? Elíp%cas Espirais •  São mais vermelhas •  São mais azuis •  População de estrelas velhas •  Estrelas jovens e velhas Propriedades das galáxias •  Além da morfologia (forma), os Cpos de galáxias diferem em determinadas caracterísCcas: –  População estelar: quais Cpos de estrelas dominam a luz total? Azuis? Vermelhas? •  Existem Cpos de “populações estelares” •  Elas podem coexisCr numa mesma galáxias... Dominando (em número) regiões disCntas. Propriedades das galáxias •  Além da morfologia (forma), os Cpos de galáxias diferem em determinadas caracterísCcas: –  População estelar: quais Cpos de estrelas dominam a luz total? Azuis? Vermelhas? •  Existem Cpos de “populações estelares” •  Elas podem coexisCr numa mesma galáxias... Dominando (em número) regiões disCntas. •  “População I” –  Estrelas jovens, geralmente azuis, distribuídas ao longo dos discos das espirais  População do disco •  “População II” –  Estrelas velhas, geralmente vermelhas, distribuídas no halo e bojo de galáxias Disco da galáxia espiral NGC300: combinação de estrelas azuis e vermelhas nas regiões mais próximas do bojo (região central), e um aumento em estrelas azuis nas regiões mais afastadas. Propriedades das galáxias •  Além da morfologia (forma), os Cpos de galáxias diferem em determinadas caracterísCcas: –  População estelar: quais Cpos de estrelas dominam a luz total? Azuis? Vermelhas? –  QuanCdade de gás: o gás é o combussvel para novas gerações de estrelas, portanto quanto mais gás está presente na galáxia, maior potencial tem a galáxia de formar novas gerações de estrelas no futuro. Propriedades das galáxias •  Além da morfologia (forma), os Cpos de galáxias diferem em determinadas caracterísCcas: –  População estelar: quais Cpos de estrelas dominam a luz total? Azuis? Vermelhas? –  QuanCdade de gás: o gás é o combussvel para novas gerações de estrelas, portanto quanto mais gás está presente na galáxia, maior potencial tem a galáxia de formar novas gerações de estrelas no futuro. Elíp%cas Espirais •  São mais vermelhas •  São mais azuis •  População de estrelas velhas •  Estrelas jovens e velhas •  Pouco ou quase nenhum gás •  Grande quanCdade de gás Propriedades das galáxias •  Além da morfologia (forma), os Cpos de galáxias diferem em determinadas caracterísCcas: –  População estelar: quais Cpos de estrelas dominam a luz total? Azuis? Vermelhas? –  QuanCdade de gás: o gás é o combussvel para novas gerações de estrelas, portanto quanto mais gás está presente na galáxia, maior potencial tem a galáxia de formar novas gerações de estrelas no futuro. –  ACvidade de formação estelar: aCvidade atual; novas gerações de estrelas estão se formando... Ou a galáxia está simplesmente envelhecendo depois de ter passado por períodos passados de maior aCvidade. Propriedades das galáxias •  Além da morfologia (forma), os Cpos de galáxias diferem em determinadas caracterísCcas: –  População estelar –  QuanCdade de gás –  ACvidade de formação estelar Elíp%cas Espirais •  São mais vermelhas •  São mais azuis •  População de estrelas velhas •  Estrelas jovens e velhas •  Pouco ou quase nenhum gás •  Grande quanCdade de gás •  Formam poucas estrelas •  Alta taxa de formação estelar Propriedades das galáxias •  Além da morfologia (forma), os Cpos de galáxias diferem em determinadas caracterísCcas: –  População estelar –  QuanCdade de gás –  ACvidade de formação estelar Elíp%cas (mais evoluidas!) Espirais •  São mais vermelhas •  São mais azuis •  População de estrelas velhas •  Estrelas jovens e velhas •  Pouco ou quase nenhum gás •  Grande quanCdade de gás •  Formam poucas estrelas •  Alta taxa de formação estelar As galáxias elípCcas (e as lenCculares) já passaram por períodos muito aCvos, usaram o gás e estão simplesmente envelhecendo. Propriedades das galáxias – dicas sobre a formação e evolução •  O que causa os diferentes Cpos de galáxias?  Histórias de formação/evolução diferentes! Propriedades das galáxias – dicas sobre a formação e evolução •  O que causa os diferentes Cpos de galáxias?  Histórias de formação/evolução diferentes! •  Ideia básica: Uma núvem de gás quente colapsa e esfría para formar um disco, onde as estrelas se formam  “Colapso MonolíCco” Propriedades das galáxias – dicas sobre a formação e evolução •  O que causa os diferentes Cpos de galáxias?  Histórias de formação/evolução diferentes! •  Ideia básica: Uma núvem de gás quente colapsa e esfría para formar um disco, onde as estrelas se formam  “Colapso MonolíCco” •  Duas hipóteses principais de formação: –  Colapso MonolíCco = As galáxias se formam de uma núvem só. –  Cenário Hierárquico = sistemas menores fusionam e criam galáxias mais massivas. Cenário hierárquico: Apoiado pela abundância de colisões entre galáxias Evolução de galáxias •  Processos internos •  Processos externos (dependem do ambiente onde as galáxias moram) Evolução de galáxias •  Processos internos: –  formação de estrelas a parCr do gás disponível na galáxia; resultados: •  massa estelar da galáxia aumenta •  A galáxia usa seu gás •  Composição química da galáxia muda a medida que as estrelas viram supernova e ejetam gás enriquecido no méio interestelar. •  Os ventos das supernova Cram gás da galáxia e a formação de estrelas é interrompida Auto-­‐regulação da formação estelar! Evolução de galáxias •  Processos internos: –  formação de estrelas a parCr do gás disponível na galáxia; resultados: •  massa estelar da galáxia aumenta •  A galáxia usa seu gás •  Composição química da galáxia muda a medida que as estrelas viram supernova e ejetam gás enriquecido no méio interestelar. •  Os ventos das supernova Cram gás da galáxia e a formação de estrelas é interrompida Uma espiral pode assim acrescentar seu bojo (região predominante no centro)  evolução na seqüencia de Hubble Evolução de galáxias •  Processos internos: –  formação de estrelas a parCr do gás disponível na galáxia; resultados: •  massa estelar da galáxia aumenta •  A galáxia usa seu gás •  Composição química da galáxia muda a medida que as estrelas viram supernova e ejetam gás enriquecido no méio interestelar. e/ou dos ventos de um núcleo aCvo! •  Os ventos das supernova Cram gás da galáxia e a formação de estrelas é interrompida –  Crecimento de um buraco negro massivo no centro, pela acreção (entrada) de gás no núcleo (“núcleo aCvo”). Regulação da formação estelar pelo núcleo aCvo Evolução de galáxias •  Processos internos •  Processos externos: –  Colisões com outras galáxias •  Intensificação repenCna de formação estelar no centro do sistema  taxas de formação estelar de até 100-­‐1000 vezes a taxa na Via Láctea •  Entrada rápida de gás no centro  Crecimento rápido do buraco negro supermassivo central •  Ventos e jatos de radiação do buraco negro supermassivo Cram gás da galáxia e param a formação estelar da galáxia Regulação da formação estelar pelo núcleo aCvo Formação de uma galáxia massiva Colisión de galaxias ricas en gas Etapa intensa de
formação estelar
Buraco negro
supermassivo
crece, os ventos/
jatos removem
gás e poeira da
linha de visada
Formação
estelar
disminui
Haas+03
Fica uma galáxia super
massiva, com pouco gás e
pouca formação estelar
Evolução de galáxias •  Processos internos •  Processos externos: –  Colisões com outras galáxias –  Entrada em uma região densa (aglomerado): •  Colisões de galáxias •  Efeitos de maré  Cram o gás Evolução de galáxias •  Processos internos •  Processos externos: –  Colisões com outras galáxias –  Entrada em uma região densa (aglomerado): •  Colisões de galáxias •  Efeitos de maré  Cram o gás •  Tanto processos internos como influências externas contribuem à evolução de galáxias: –  Formação de estrelas –  UClização do gás, aumento em massa estelar (e na massa de um buraco negro super-­‐massivo) –  Mudanças nas propriedades da galáxia Galaxy Zoo… •  Já classificamos… •  Agora queremos explorar as propriedades dos objetos classificados e idenCficar relações que existem entre diferentes caracterísCcas –  Brilho absoluto –  Brilho aparente –  Cor –  Tamanho –  Redshi| •  Qual é a interpretação das relações observadas? h}p://www.galaxyzoo.org/#/navigator/home Select Group: GalacCcos_TurmaA  icon: “Graph Data” Analisar resultados h}p://www.galaxyzoo.org/#/navigator/home Select Group: GalacCcos_TurmaA  icon: “Graph Data” Analisar resultados h}p://www.galaxyzoo.org/#/navigator/home Select Group: GalacCcos_TurmaA  icon: “Graph Data” Analisar resultados h}p://www.galaxyzoo.org/#/navigator/home Select Group: GalacCcos_TurmaA  icon: “Graph Data” Analisar resultados Cópia do gráfico
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