ASTRONOMIA ASTRONOMIA EXTRAGALÁCTICAEXTRAGALÁCTICA

GaláxiasGaláxias: : ......objetos com aparência nebulosa esbranquiçados…!objetos com aparência nebulosa esbranquiçados…!

Romanos --> Via - Láctea (caminho de leite) Romanos --> Via - Láctea (caminho de leite)

Gregos --> Galáxia (leite)Gregos --> Galáxia (leite)

Visão Histórica e Produção da ÉpocaVisão Histórica e Produção da Época

- 1610 : Galileu - 1610 : Galileu 1o a perceber que a VL era uma vasta coleção de *s individuais 1o a perceber que a VL era uma vasta coleção de *s individuais

- 1771 : Messier (- 1771 : Messier (MM) c/ 45 objs () c/ 45 objs (MM31, 31, MM33) 33) - 1775 : E. Kant + Wright--> suspeitam de outros agreg. de *s --> - 1775 : E. Kant + Wright--> suspeitam de outros agreg. de *s --> ¨Universos Ilhas¨¨Universos Ilhas¨

- 1786 : W. Herschel --> General Catalogue (- 1786 : W. Herschel --> General Catalogue (GCGC) c/ 1000 objs) c/ 1000 objs

- 1787 : W. Herschel --> *s não estavam distrib. ao acaso - 1787 : W. Herschel --> *s não estavam distrib. ao acaso

ProduçãoProdução --> confecção de vários catálogos: --> confecção de vários catálogos:

- 1850 : Parsons constrói o maior telesc. da época (Irlanda) - 1850 : Parsons constrói o maior telesc. da época (Irlanda) “resolve” p/ 1a vez a estrutura “resolve” p/ 1a vez a estrutura espiral de espiral de algumasalgumas nebulosas nebulosas sugere que estes objs poderiam estar rodando sugere que estes objs poderiam estar rodando

- 1864 : J. Herschel --> amplia o - 1864 : J. Herschel --> amplia o GCGC (5000 objs) (5000 objs) - 1888 : Dreyer--> New General Catalogue (- 1888 : Dreyer--> New General Catalogue (NGCNGC) c/ ~ 7000 objs --> ) c/ ~ 7000 objs --> 2 extensões:2 extensões: ICIC (1895), (1895), ICIC (1908), com ~ 13.000 objs (1908), com ~ 13.000 objs … … TelescópiosTelescópios já eram conhecidos no séc XVIII, ..mas não ¨resolviam¨ as nebulosas...! já eram conhecidos no séc XVIII, ..mas não ¨resolviam¨ as nebulosas...!

1912 1912 Slipher verifica a presença de linhas espectrais desviadas Slipher verifica a presença de linhas espectrais desviadas via Doppler em certo número destes objsvia Doppler em certo número destes objs

Os argumentos sobre a Os argumentos sobre a naturezanatureza destes objs destes objs distancia e distancia e tamanhotamanho

… … alguns cientistas acreditavam que as “nebulosas” eramalguns cientistas acreditavam que as “nebulosas” eram

nuvens de gás nuvens de gás dentro da Galáxiadentro da Galáxia

… …e outrose outros

existência de existência de “Universos Ilhas”“Universos Ilhas” (Kant) (Kant)

… …ou seja, de natureza ou seja, de natureza extragaláctica…extragaláctica…

Grande Debate: Grande Debate: não resolve a polêmica…!não resolve a polêmica…!

1920 1920 National Academy of Sciences, Washington National Academy of Sciences, Washington

ShapleyShapley (Mte Wilson) (Mte Wilson) neb. eram objs da Galáxia neb. eram objs da Galáxia

- m da nova em M31 (se o disco de M31 fosse tão gde qto ao da MW seu - m da nova em M31 (se o disco de M31 fosse tão gde qto ao da MW seu tamanho angular seria de 3tamanho angular seria de 3oox1x1oo d tão gde que a L de uma nova seria d tão gde que a L de uma nova seria muito maior que a encontrada na MW)muito maior que a encontrada na MW)

- Mto próprio de M101 - Mto próprio de M101 alta rotação angular alta rotação angular se o D fosse ~ MW objs se o D fosse ~ MW objs próximos a borda teriam veloc. em excesso comparada c/ MWpróximos a borda teriam veloc. em excesso comparada c/ MW

CurtisCurtis (Lick Obs.) (Lick Obs.) sistemas externos sistemas externos

- argumentava que se as novas tivessem o mmo brilho intrínseco que as da - argumentava que se as novas tivessem o mmo brilho intrínseco que as da MW MW deveriam estar a 150 Kpc de d…! deveriam estar a 150 Kpc de d…!

Edwin HubbleEdwin Hubble 1926: Hubble resolve a questão 1926: Hubble resolve a questão

descobre Cefeidas variáveis descobre Cefeidas variáveis em Andrômeda (M31)em Andrômeda (M31)

Via Telesc. Mte Wilson Via Telesc. Mte Wilson mediu mediu mm de de algumas Cefeidas algumas Cefeidas obteve obteve MM via via relação P-L relação P-L aplica a relação do aplica a relação do “módulo de distância” “módulo de distância”

m-M = 5logd – 5, d=285 Kpc m-M = 5logd – 5, d=285 Kpc

Portanto, confirma a existência Portanto, confirma a existência de outros sistemas de de outros sistemas de galáxias…galáxias…ASTRONOMIAASTRONOMIA EXTRAGALÁCTICAEXTRAGALÁCTICA

2 outras grandes contribuições: 1923-19362 outras grandes contribuições: 1923-1936

Primeira: Primeira: Interpretação dos deslocamentos das linhas Interpretação dos deslocamentos das linhas espectrais em galáxias espectrais em galáxias Expansão do UniversoExpansão do Universo

Segunda:Segunda: Morfologia de GALÁXIAS Morfologia de GALÁXIAS

Galáxias....Galáxias....

- Por definicão, são - Por definicão, são sistemassistemas que que compartilhamcompartilham bilhões de estrelas com gás (ionizado bilhões de estrelas com gás (ionizado e/ou neutro), poeira, campo magnético, raios-cósmicos, luz emitida e/ou neutro), poeira, campo magnético, raios-cósmicos, luz emitida p/ estrelas, matéria escura (“dark-matter”p/ estrelas, matéria escura (“dark-matter” gravitacionalmente gravitacionalmente ligados!ligados!

- Consideradas os constituintes fundamentais do Universo - ¨tijolos - Consideradas os constituintes fundamentais do Universo - ¨tijolos do Universo¨ 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: - Existe pouca dúvida do pq elas existem: gravidadegravidade é responsável é responsável

- - Estes sistemas são semelhantes na forma ? Existem diferentes Estes sistemas são semelhantes na forma ? Existem diferentes morfologias associadas as galáxias ? Pq ?morfologias associadas as galáxias ? Pq ?

Sistemas de Classificação MorfológicoSistemas de Classificação Morfológico - Vários sistemas conhecidos - Vários sistemas conhecidos Morgan (58), van den Bergh (60), de Morgan (58), van den Bergh (60), de

Vaucouleurs (63), Vaucouleurs (63), HubbleHubble – – SCHSCH (26 - 36) (26 - 36) , conhecido também como , conhecido também como Diagrama Diagrama ¨Tuning-Fork¨ (D-TF): E, S, Lenticulares (SO), Irregulares (Irr) ¨Tuning-Fork¨ (D-TF): E, S, Lenticulares (SO), Irregulares (Irr)

Walter BaadeWalter Baade

Mte Wilson Observatory Mte Wilson Observatory

1944 1944 Conferência do Vaticano Conferência do Vaticano diferentes componentes das diferentes componentes das galáxias, abrigam diferentes pop. estelares galáxias, abrigam diferentes pop. estelares conceito de conceito de População EstelarPopulação Estelar

PopulaçãoPopulação da componente da componente esferoidal esferoidal + velha+ velha, em média, que a , em média, que a do disco do disco maior repres. de estrelas com abundâncias muito maior repres. de estrelas com abundâncias muito baixas de elementos químicos pesados (C, O, N, Si, Mg, Fe) baixas de elementos químicos pesados (C, O, N, Si, Mg, Fe)

População do discoPopulação do disco + jovem+ jovem, com proporções maiores de , com proporções maiores de elementos pesados, ricas em metaiselementos pesados, ricas em metais

# Pto de vista microscópico --> const. interna --> pop. estelares# Pto de vista microscópico --> const. interna --> pop. estelares

Elípticas (E)Elípticas (E)

# 1 única componente com # 1 única componente com morfologia elipsoidalmorfologia elipsoidal

# Cor ~ cte # Cor ~ cte 1 única pop. 1 única pop. estelar dominante (!!) estelar dominante (!!)

# Dif. graus de achatamento # Dif. graus de achatamento

(Eo --> E7) (Eo --> E7) e= 1-b/a e= 1-b/a

# Estrutura # Estrutura via fotometria via fotometria # Pto de vista cinemático –># Pto de vista cinemático –> primariamente dispersão de primariamente dispersão de

velocidade anisotrópicavelocidade anisotrópica

# Existe correlação entre # Existe correlação entre L~L~(Lei de Faber (Lei de Faber Jackson)Jackson)

# Distribuição de luminosidade # Distribuição de luminosidade decrescente do centro p/ a borda decrescente do centro p/ a borda

perfil de distribuição de brilho: perfil de distribuição de brilho: Lei Lei R R ¼¼ ou ou Lei de de VaucouleursLei de de Vaucouleurs

I(R) = Ie exp {-7.67[(R/Re)I(R) = Ie exp {-7.67[(R/Re)1/4 1/4 – 1]}– 1]} , ,

Re Re raio efetivo; raio efetivo; Ie Ie brilho superf. em Re brilho superf. em Re

A luminosidade A luminosidade LL das E varia por das E varia por um fator de um fator de 10107 7

A Fção de A Fção de LL, , (L),(L), que descreve o que descreve o número relativo de galáxias com número relativo de galáxias com diferentes luminosidades, é diferentes luminosidades, é definida como sendo o número de definida como sendo o número de gal. com gal. com LL no intervalo no intervalo L + dLL + dL dentro de uma unidade de volume, dentro de uma unidade de volume, descrita p/ uma aprox. analítica descrita p/ uma aprox. analítica conhecida como Lei de Schechterconhecida como Lei de Schechter

(L)dL = n* (L/L*)(L)dL = n* (L/L*) exp (-L/L*)dL/L* exp (-L/L*)dL/L*

Diferenças entre morfologias iguaisDiferenças entre morfologias iguais

E normais E normais gE’s, E’s, cE’s gE’s, E’s, cE’s 10108 8 << MEnMEn <10<101313

-15-15 << MMBB< -23< -23

~1~1 < < D(Kpc)D(Kpc) < 200< 200 7<7< M/L(Mo/Lo)M/L(Mo/Lo) < 100 < 100 1< 1< F (aglom. Glob.)F (aglom. Glob.) <10 <10

Espirais (1)Espirais (1)

# # Várias componentes:Várias componentes: bojo, disco, halo e bojo, disco, halo e algumas vezes, barra --> bojo e halo c/ algumas vezes, barra --> bojo e halo c/ morfologia esferoidal; disco com morfologia esferoidal; disco com morfologia achatada contendo braços morfologia achatada contendo braços espirais espirais

# Básicamente possuem 2 famílias: # Básicamente possuem 2 famílias: ordinárias ou comuns (ordinárias ou comuns (SS) e as barradas ) e as barradas ((SB SB ) - a barra é considerada uma ) - a barra é considerada uma componente a mais, e se localiza entre componente a mais, e se localiza entre bojo e braços e é axisimétrica)bojo e braços e é axisimétrica)

# # Estas famílias podem estar em Estas famílias podem estar em diferentes grupos, diferenciados em diferentes grupos, diferenciados em relação a dimensão relativa do bojo e relação a dimensão relativa do bojo e grau de enrolamento dos bracos grau de enrolamento dos bracos

Sa --> Sb --> Sc Sa --> Sb --> Sc SBa --> SBa --> SBb --> SBcSBb --> SBc

---------------------------------------------> ---------------------------------------------> ....ordem decrescente dos bojos ....ordem decrescente dos bojos ....ordem de braços mais ....ordem de braços mais desenroladosdesenrolados

Espirais (2)Espirais (2) Famílias interm.Famílias interm. Sa, Sab, Sb, Sa, Sab, Sb,

Sbc, etc…(idem p/ barradas)Sbc, etc…(idem p/ barradas)

Leis de distribuição de brilho Leis de distribuição de brilho

RR1/41/4 p/ o bojo (~ E) p/ o bojo (~ E)

exponencial p/ discoexponencial p/ disco

I(r) = Io e I(r) = Io e –r/ro –r/ro , ro raio característico, ro raio característico Io L extrapolada Io L extrapolada

# Comportamento cinemático vai # Comportamento cinemático vai depender da componente: depender da componente: bojos --> dispersão de veloc. ; bojos --> dispersão de veloc. ; discos --> rotaçãodiscos --> rotação

IrregularesIrregulares

Irregulares (Irr): Irregulares (Irr):

# Morfologia s/ simetria de # Morfologia s/ simetria de rotação --> 2 tipos: rotação --> 2 tipos:

Irr IIrr I ~ magelânicas (cont. Scs) ~ magelânicas (cont. Scs) Irr IIIrr II

– forma irreg. s/ simetria – forma irreg. s/ simetria

# # Apresentam gdes qdes de Apresentam gdes qdes de poeira....poeira....

Considerações importantes sobre o SCH ou D-TFConsiderações importantes sobre o SCH ou D-TF

Se aplica bem a galáxias brilhantesSe aplica bem a galáxias brilhantes

Hubble acreditava que as dif. morfologias poderiam estar Hubble acreditava que as dif. morfologias poderiam estar representando uma sequência evolutiva: representando uma sequência evolutiva: EE-->-->SS … ou … … ou … SS-->-->EE

1. Brilho superf. 1. Brilho superf. EE --> é muito >>> do que das --> é muito >>> do que das SS

2. Momento angular/área das 2. Momento angular/área das SS --> >> --> >> EE

...incompatível c/ um cenário ...incompatível c/ um cenário onde galáxias são formadas como S e vão se transmutando onde galáxias são formadas como S e vão se transmutando em E...e vice-versa... em E...e vice-versa...

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

Pbs com o SCHPbs com o SCH

- - SCH não é representativo de todas SCH não é representativo de todas as morfologias encontradas em as morfologias encontradas em galáxias. Exs: cD’s, anãs de baixo galáxias. Exs: cD’s, anãs de baixo brilho superficial, peculiares brilho superficial, peculiares

-Até mesmo p/ S não considera -Até mesmo p/ S não considera peculiaridades entre diferentes tipos peculiaridades entre diferentes tipos de braços --> floculentas e ¨grand-- de braços --> floculentas e ¨grand-- design¨ design¨

- Gal. foram classificadas - Gal. foram classificadas de acordo c/ razão axial aparentede acordo c/ razão axial aparente

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

- Não pode ser aplicado, pelo menos - Não pode ser aplicado, pelo menos isoladamente, a galáxias a altos isoladamente, a galáxias a altos ¨red-shifts¨¨red-shifts¨

Apesar da incompleteza….o Diagrama de Hubble reflete, Apesar da incompleteza….o Diagrama de Hubble reflete, simplificadamente, o comportamento de algumas simplificadamente, o comportamento de algumas

propriedades básicas de galáxias…, por ex…propriedades básicas de galáxias…, por ex…

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

E ----> So ----> S ----> IrrE ----> So ----> S ----> Irr Irr --> ~ 20-25% Irr --> ~ 20-25% S --> ~ 1-2 % S --> ~ 1-2 %

E --> muito menos...E --> muito menos...

2. Cor e Conteúdo Estelar2. Cor e Conteúdo Estelar

E ----> So ----> S ----> IrrE ----> So ----> S ----> Irr pop.+ vermelha ---------> nas comp. esferoidais e azul no disco pop.+ vermelha ---------> nas comp. esferoidais e azul no disco

E-->SaE-->Sa: cor ~ *s K ; : cor ~ *s K ; SbSb: *s : *s cor ~ K e F ; cor ~ K e F ; Sc-->IrrSc-->Irr: *s cor ~ A e F : *s cor ~ A e F

3. Razão bojo/disco3. Razão bojo/disco ---> ---> diminuidiminui das Sa --> Sc das Sa --> Sc

Quais as ordens de grandeza da M, D e L de Quais as ordens de grandeza da M, D e L de galáxias ?galáxias ?

ESPIRAISESPIRAIS ELÍPTICASELÍPTICAS

Massa (MO)Massa (MO) 10 10 9 9 –>10 –>101212 10 1066 10 101313

Diâmetro (Kpc)Diâmetro (Kpc) 5 5 50 1 50 1 200 200

Luminosidade (LO)Luminosidade (LO) 10 1088 10 101111 10 1066 10 1011 11

((~10~103838 < L < 10 < L < 1040 40 ergs.s-1ergs.s-1 ) )

((LO LO ~ ~ 10103333 ergs.s-1 ) ergs.s-1 )

Respostas relativas a Respostas relativas a formaçãoformação de galáxias de galáxias começaram a surgir somente na década de 60…!começaram a surgir somente na década de 60…!

- 1962 , Lynden Bell, Eggen, Sandage, estudando - 1962 , Lynden Bell, Eggen, Sandage, estudando cinemática de *s anãs verificam: cinemática de *s anãs verificam:

- - *s de *s de baixabaixa metalicidade metalicidade -->órbitas excêntricas, -->órbitas excêntricas, pouco momento angular, ocupam várias alturas em pouco momento angular, ocupam várias alturas em relação ao disco relação ao disco

- - *s de *s de alta alta metalicidademetalicidade --> órbitas ~ circulares, --> órbitas ~ circulares, concêntricas no plano da galáxiaconcêntricas no plano da galáxia

Cenário MonolíticoCenário Monolítico.... de formação de galáxias, que prevê 2 .... de formação de galáxias, que prevê 2

fases: fases:

1a) 1a) Fase rápidaFase rápida --> escala de T~ --> escala de T~ 100 milhões de anos; responsável p/ 100 milhões de anos; responsável p/ formacão das componentes formacão das componentes esferoidais ---> forma *s + velhas; - esferoidais ---> forma *s + velhas; - metálicasmetálicas

2a) 2a) Fase lentaFase lenta --> resp. p/ formacão do --> resp. p/ formacão do disco--> forma *s + jovens; + metálicasdisco--> forma *s + jovens; + metálicas

....este cenário parecia então ....este cenário parecia então responder a pergunta deixada p/ responder a pergunta deixada p/ Hubble, sobre a Hubble, sobre a questão da questão da diversidade morfológicadiversidade morfológica...,então, ...,então, EE e e SS têm morfologias diferentes pq têm morfologias diferentes pq dependem da dependem da eficiênciaeficiência de de transformação do gás em estrelastransformação do gás em estrelas

……Entretanto… Entretanto…

Pbs com este cenárioPbs 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 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 de 0Km/s..! …os estudos da cinemática de estrelas do halo e de aglomerados parece sugerir que o meio ambiente local da MW era aglomerados parece sugerir que o meio ambiente local da MW era turbulento e aglutinadoturbulento e aglutinado

Variação na idade de componentes distintas da galáxia (disco fino velho e Variação na idade de componentes distintas da galáxia (disco fino velho e jovem, disco espesso) ?jovem, disco espesso) ?

Existência de espirais “sem bojo” ?Existência de espirais “sem bojo” ?

Como interpretar as “regiões brilhantes” obs em bojos de galáxias pelo Como interpretar as “regiões brilhantes” obs em bojos de galáxias pelo telescópio espacial, indicando regiões recentes de formação estelar, no telescópio espacial, indicando regiões recentes de formação estelar, no contexto do Cenário Monolítico ?contexto do Cenário Monolítico ?

……e os bojos retangulares ? e os bojos retangulares ?

Avanços TecnológicosAvanços Tecnológicos

Fotometria:Fotometria:

# permite estudar a estrutura de # permite estudar a estrutura de galáxias galáxias

# identificação de componentes# identificação de componentes # distrib. e det. da Massa# distrib. e det. da Massa

# pistas sobre prop. dinâmicas e # pistas sobre prop. dinâmicas e evolutivasevolutivas

# ML/Mescura (missing mass)# ML/Mescura (missing mass)

# evolução química# evolução química

Fotometria CCDFotometria CCD

CCD – Charge-Coupled Device DetectorsCCD – Charge-Coupled Device Detectors

# déc 70 # déc 70 maior ef. quântica maior ef. quântica ampla faixa dinâmica ampla faixa dinâmica linearidadelinearidade maior sensibilidademaior sensibilidade Pacotes de aplicativos (ex. IRAF) Pacotes de aplicativos (ex. IRAF) Pbs até déc. 90 Pbs até déc. 90 1 banda passante; mag. 1 banda passante; mag.

Integrada e diâmetro…Integrada e diâmetro…

Tratamento de Imagens (1)Tratamento de Imagens (1)

Tratamento de Imagens (2)Tratamento de Imagens (2)

Informações EstruturaisInformações Estruturais

Avanços CientíficosAvanços Científicos Novos tipos de galáxias; melhores informações sobre as classes Novos tipos de galáxias; melhores informações sobre as classes

mais conhecidasmais conhecidas

Complexidade e inhomogeneidade nas Complexidade e inhomogeneidade nas EE e e SOSO::

- 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: cD’s (1Mpc; -23<MB<-25mg; 10- diversidade: cD’s (1Mpc; -23<MB<-25mg; 101313 < m < 10 < m < 101414 MO ) MO )

dE’s dE’s

dSph’s (extremo de baixa L)dSph’s (extremo de baixa L)

BCD’s (muito azuis, 0.0<BCD’s (muito azuis, 0.0<B-VB-V<0.3) <0.3)

……p/ as p/ as SO’sSO’s

- sempre foi controvertida- sempre foi controvertida

- detecção de gás neutro e ionizado, em algumas- detecção de gás neutro e ionizado, em algumas

- estudos fotométricos - estudos fotométricos bojo tem prop. interm. E e S bojo tem prop. interm. E e S

- estudos espectroscópicos e de cores - estudos espectroscópicos e de cores S sem gás S sem gás

- SO - SO podem chegar até ai por diferentes vias… podem chegar até ai por diferentes vias…

Espirais (S)Espirais (S)

- maiores avanços - maiores avanços braços braços morfologia deles depende morfologia deles depende diretamente de processos de instabilidade no disco (interna ou diretamente de processos de instabilidade no disco (interna ou externa)externa)

- tendência s/ instabilidade - tendência s/ instabilidade floculentos floculentos

c/ instabilidade c/ instabilidade “grand design” “grand design”

- ressonância: rings, barras, - ressonância: rings, barras,

- bojos retangulares e “peanut” (rotação cilíndrica) - bojos retangulares e “peanut” (rotação cilíndrica)

Plano FundamentalPlano Fundamental

Relação Faber-Jackson p/ Relação Faber-Jackson p/ E’sE’s L L

Esforço de melhorar o Esforço de melhorar o espalhamento espalhamento introd. 2o introd. 2o parâmetro : rparâmetro : ree

L L 2.652.65 r ree0.650.65 , , então as então as

gal. são visualizadas em uma gal. são visualizadas em uma superfície bi-dimensional em um superfície bi-dimensional em um plano tri-dimensional, plano tri-dimensional, representado p/ coordenadas L, representado p/ coordenadas L, rre e plano fundamental (E, plano fundamental (E,

bojos, etc)bojos, etc)

Como explicar as morfologias “patológicas” ?Como explicar as morfologias “patológicas” ? Galáxias são sistemas “sociais” Galáxias são sistemas “sociais” geralmente em grupos que variam na riqueza desde geralmente em grupos que variam na riqueza desde

pares pares aglomerados aglomerados superaglomerados superaglomerados

Grupos Grupos 1 Mpc 1 Mpc Aglomerados Aglomerados ~ alguns Mpc ~ alguns Mpc Superaglomerados Superaglomerados ~ 50 Mpc e maiores…. ~ 50 Mpc e maiores….

Massas variam na escala de aglom. e superaglom. Massas variam na escala de aglom. e superaglom. 10 10 15 -- 15 -- 10 10 16 16 MO MO

O conteúdo morfológico varia O conteúdo morfológico varia dependendo da riqueza ou densidade dependendo da riqueza ou densidade do aglomeradodo aglomerado

# # Agrupamento pobreAgrupamento pobre pred. de pred. de SS

# Aglom. ricos # Aglom. ricos galáxias galáxias EE no centro, e no centro, e SS na bordana borda

PQ ?PQ ?

Como a dimensão das gal. é grande Como a dimensão das gal. é grande comparada a distância entre elas comparada a distância entre elas efeitos de maré são importantes efeitos de maré são importantes canibalismo canibalismo Transmutação Transmutação MorfológicaMorfológica

Explicaria a segregação morfológica Explicaria a segregação morfológica alguns objetos peculiares que obs alguns objetos peculiares que obs diferentes estágios de “fusão”diferentes estágios de “fusão”

Poderia justificar dif. morf. Poderia justificar dif. morf. EE e e SS (protogaláxias) (protogaláxias) vínculos com vínculos com formação de galáxiasformação de galáxias

““Galáxias Ativas”Galáxias Ativas” grupos densos grupos densos

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

Grupo LocalGrupo Local Contêm da ordem de 30 membros Contêm da ordem de 30 membros

conhecidos conhecidos maioria anãs maioria anãs

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

Satélites da VL Satélites da VL Nuvens de Nuvens de Magalhães (Irr) e SagDEG, Canis Magalhães (Irr) e SagDEG, Canis Major DwarfMajor Dwarf

Pq red ou blue-shift no GL ?Pq red ou blue-shift no GL ?

Grupos Densos e RicosGrupos Densos e Ricos

Exs: Virgo, Coma, HydraExs: Virgo, Coma, Hydra

Estruturas irregulares ou regulares Estruturas irregulares ou regulares estágio evolutivo do aglom. estágio evolutivo do aglom.

Estimativa da massa Estimativa da massa gals indiv. gals indiv. ou binárias; via gás ou binárias; via gás intraglomerado (R-Xintraglomerado (R-XChandra)Chandra)

Matéria EscuraMatéria Escura

SuperaglomeradosSuperaglomerados - Universo em grande escala mostra - Universo em grande escala mostra

distribuição aparentemente homogênea distribuição aparentemente homogênea de hiperestruturas e vazios com de hiperestruturas e vazios com dimensões:dimensões:

EstruturasEstruturas ~~1 bilhão de a.l ~~1 bilhão de a.l

Vazios Vazios 250 milhões de a.l 250 milhões de a.l

- Gravidade Gravidade atração entre td e atração entre td e qualquer matéria/energia qualquer matéria/energia não não sabemos pq existe gravidade nem sabemos pq existe gravidade nem entendemos completamente c/o a Fg é entendemos completamente c/o a Fg é exercida exercida

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

Mas… e a Evolução de Galáxias ?Mas… e a Evolução de Galáxias ?

Universo está em transição Universo está em transição evolução de gal. no passado (início) evolução de gal. no passado (início) era dominada por aglutinação hierárquica e fusões era dominada por aglutinação hierárquica e fusões dominada p/ dominada p/ processos violentos e rápidosprocessos violentos e rápidos

Evolução no futuro Evolução no futuro secular: rearranjo lento da energia e massa secular: rearranjo lento da energia e massa que resultam de interações envolvendo fenômenos coletivos como que resultam de interações envolvendo fenômenos coletivos como barras, discos ovais, estruturas espirais e halos escuros triaxiaisbarras, discos ovais, estruturas espirais e halos escuros triaxiais

No momento No momento ambos processos são importantes…! ambos processos são importantes…!

Evolução Evolução entendimento da formação das componentes de entendimento da formação das componentes de galáxias, em particular, os BOJOSgaláxias, em particular, os BOJOS

Estudo de bojos – um enfoque Estudo de bojos – um enfoque alternativo para evolução de galáxias…alternativo para evolução de galáxias…

Componente associada a um esferóide circundado p/ discoComponente associada a um esferóide circundado p/ disco

Prop. ~ E: morfologia, conteúdo estelar, cinemática, distrib. brilho, Prop. ~ E: morfologia, conteúdo estelar, cinemática, distrib. brilho,

etc… etc…

Déc. 70 Déc. 70 visão alteradavisão alterada: dif. prop. cinemáticas e estruturais: dif. prop. cinemáticas e estruturais

bojos têm rotação mais elevada que Egig bojos têm rotação mais elevada que Egig

achatamento maior nos bojosachatamento 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

Cenários alternativosCenários alternativos 3 atualmente propostos: 3 atualmente propostos: Modelo de Ciclo Fechado, Modelo Modelo de Ciclo Fechado, Modelo

Hierárquico e de Evolução SecularHierárquico e de Evolução Secular : diferenciam entre sí p/ época : diferenciam entre sí p/ época de formação do bojo e discode formação do bojo e disco

Bojo formado em época anterior ao discoBojo formado em época anterior ao disco + velho (CM, MCF, + velho (CM, MCF, MH)MH)

- inconsistências: amplitude de metalicidades, - inconsistências: amplitude de metalicidades, *’s rot. retróg*’s rot. retróg., etc… ., 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 discoBojo formado quase que ao mesmo tempo do disco - cen. hierárquico - cen. hierárquico acresção de anãs contribui p/ formação gradual do bojo acresção de anãs contribui p/ formação gradual do bojo

e disco, sem destruir o disco ant. existentee disco, sem destruir o disco ant. existente

……Cenário Hierárquico Cenário Hierárquico as 2 versões (disco novo e de mesma idade do as 2 versões (disco novo e de mesma idade do bojo) apresentam gde prob. de ocorrer, porém é preciso ter em mente bojo) apresentam gde prob. de ocorrer, porém é preciso ter em mente que as estatísticas de bojos com rot. retrógrada indicam poucos que as estatísticas de bojos com rot. retrógrada indicam poucos casos casos deve ocorrerdeve ocorrer, mas não é o cenário fundamental de formação, mas não é o cenário fundamental de formação

Cenário de Evolução SecularCenário de Evolução Secular Um cenário mais consistenteUm cenário mais consistente

Ocorreria via instabilidades internas ou externas Ocorreria via instabilidades internas ou externas barras barras

Série de Série de efeitos e processosefeitos e processos alterar a evolução da gal. alterar a evolução da gal. - barras coletam gás p/ centro - barras coletam gás p/ centro geram novas estrelas geram novas estrelas

provocam ressonâncias…transportam estrelas do disco p/ bojo provocam ressonâncias…transportam estrelas do disco p/ bojo espessam os discos espessam os discos geram bojos retangulares geram bojos retangulares

5% da Mtotal vai p/ centro 5% da Mtotal vai p/ centro barras se dissolvem barras se dissolvem provocam provocam novas instab. novas instab. barras recorrentes barras recorrentes

Alimentaria o centro de galáxias com o gás Alimentaria o centro de galáxias com o gás combustível p/ combustível p/ núcleos ativos núcleos ativos

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 retangulares30 % possuem bojos retangulares 30 % possuem gradientes de cor no disco30 % 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 Forte correlação entre Ddisco x Dbojo processos processos

responsáveis p/ formação destas componentes responsáveis p/ formação destas componentes

estão vinculadosestão vinculados Similaridade entre cores de bojos e discosSimilaridade entre cores de bojos e discos Cinemática de bojos Cinemática de bojos rotação cilindrica rotação cilindrica

Sintetizando…Sintetizando…

# Elípticas # Elípticas não são tão simples não são tão simples

mostram diversidade na estrutura, L, prop. Cinemáticasmostram diversidade na estrutura, L, prop. Cinemáticas

# Bojos # Bojos gde heterogeneidade gde heterogeneidade

cores, metalicidade e idadecores, metalicidade e idade

os de alta L os de alta L ~ E; baixa L ~ E; baixa L S S

morfologia não parece seguir um único padrãomorfologia não parece seguir um único padrão

Os 3 cenários acima propostos parecem ocorrer e é preciso avaliar a 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. proporção com que cd um contribui p/ formação de bojos e conseq. das gal. as diferenças entre E e bojos parecem favorecer o as diferenças entre E e bojos parecem favorecer o Cenário Evolução Cenário Evolução SecularSecular

… … o que colocaria o SCH em uma dif. perspectiva, menos dependente das o que colocaria o SCH em uma dif. perspectiva, menos dependente das condições iniciais de formação condições iniciais de formação processos de instab. Poderiam modificar processos de instab. Poderiam modificar a morfologia de galáxias a morfologia de galáxias

PeculiaridadePeculiaridade na questão de emissão de na questão de emissão de energia…Galáxias Ativasenergia…Galáxias Ativas

...Pode-se dizer que essencialmente aparecem em 2 estados: ...Pode-se dizer que essencialmente aparecem em 2 estados: fundamental (1)fundamental (1) e e excitado (2) excitado (2)

(1) ou normais(1) ou normais

--> ~--> ~10103838 < L < < L < 10104040 ergs.s-1 ergs.s-1 ~ 10 ~ 1055 < L < 10 < L < 101212 LO LO

lembrando que... (LO ~ 10lembrando que... (LO ~ 103333 ergss-1), e que esta L é de origem ergss-1), e que esta L é de origem básicamente térmica (*s + MIS) básicamente térmica (*s + MIS) luz luz estelar, emissão radiotérmica do gás (gás quente), emissão IR estelar, emissão radiotérmica do gás (gás quente), emissão IR da poeira aquecida do MIS da poeira aquecida do MIS

(2) excitado(2) excitado --> ~ --> ~10104444 < L < < L < 10104848 ergss-1 ~ 10 ergss-1 ~ 102323 < L < 10 < L < 1038 38 LO LO ...d...d

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

… …Lembrar que galáxias com morfologia “normal” podem ser Lembrar que galáxias com morfologia “normal” podem ser “anormais” ou pouco comum do pto de vista da emissão de E “anormais” ou pouco comum do pto de vista da emissão de E

(2) Galáxias Ativas e Quasares(2) Galáxias Ativas e Quasares

Emissão dominada por processos não Emissão dominada por processos não térmicos (rad. Síncroton) térmicos (rad. Síncroton)

Processos térmicos envolvendo E Processos térmicos envolvendo E muito altasmuito altas

Núcleo muito pno (diam. angular < 1”)Núcleo muito pno (diam. angular < 1”) Em placas fotográficas aparência Em placas fotográficas aparência

estelarestelar

Linhas de emissão intensa alargadasLinhas de emissão intensa alargadas

SeyfertSeyfert Seyfert (1943) identifica 6 espirais visualmente com núcleo azul muito Seyfert (1943) identifica 6 espirais visualmente com núcleo azul muito

brilhante, não usual, brilhante, não usual, c/ l.e muito alargadas c/ l.e muito alargadas

Grau de ionização representado p/ l.e indica um gás c/ T local tão alta Grau de ionização representado p/ l.e indica um gás c/ T local tão alta qto 1 milhão de Kqto 1 milhão de K

rápida variabilidade em curto espaço de tempo (~dias) rápida variabilidade em curto espaço de tempo (~dias) tamanho da tamanho da região emissora é pno e emite gdes qdes de energiaregião emissora é pno e emite gdes qdes de energia

Hoje ~ milhares conhecidas Hoje ~ milhares conhecidas encontram-se relat. próximas encontram-se relat. próximas 0.003 < z < 0.06 0.003 < z < 0.06

10% das Seyfert são também emissoras de rádio10% das Seyfert são também emissoras de rádio

Sugere-se que este “adicional” de emissão esteja associado c/ Buraco Sugere-se que este “adicional” de emissão esteja associado c/ Buraco NegroNegro ou gde concentração de estrelas no centro destas gal.ou gde concentração de estrelas no centro destas gal.

RadiogaláxiasRadiogaláxias São tipicamente Elípticas, frequentemente Eg em centros de São tipicamente Elípticas, frequentemente Eg em centros de

aglomeradosaglomerados

Parecem ter sido formadoas via fusão --> em geral c/ aparencia peculiar Parecem ter sido formadoas via fusão --> em geral c/ aparencia peculiar como presença de jatos de gás ionizado (M87) ou cinturões de gás ou como presença de jatos de gás ionizado (M87) ou cinturões de gás ou poeira (Centauros A)poeira (Centauros A)

2 tipos: 2 tipos: compactascompactas (emissão vem do núcleo) e (emissão vem do núcleo) e extensas – 75% extensas – 75% (emissão vem dos 'lobos') (emissão vem dos 'lobos')

Produção da radioemissão --> processo “Syncroton” (fortes campos Produção da radioemissão --> processo “Syncroton” (fortes campos magnéticos onde partcs de altas energias – tipicamente elétrons, estão magnéticos onde partcs de altas energias – tipicamente elétrons, estão se movendo a veloc. próximas a da luz..se movendo a veloc. próximas a da luz..

Radioemissão, invariavelmente, não vem da galáxia visível, mas dos Radioemissão, invariavelmente, não vem da galáxia visível, mas dos

pares de lobos situados em direção oposta a gal. visivel pares de lobos situados em direção oposta a gal. visivel

Os lobos consistem de gás ionizado que são ejetados da galáxia central Os lobos consistem de gás ionizado que são ejetados da galáxia central

em direções opostasem direções opostas

QuasaresQuasares

1960 --> Sandage através das placas 1960 --> Sandage através das placas Palomar obs objs extremamente azuis Palomar obs objs extremamente azuis com aparência estelar azulcom aparência estelar azul

Fortes emissores em rádio ...Fortes emissores em rádio ...

São os mais L conhecidos no UniversoSão os mais L conhecidos no Universo

- emitem em 1 - emitem em 1 segundo....o que o Sol emite em 200 segundo....o que o Sol emite em 200 anos --> 100 x mais brilhante que a VLanos --> 100 x mais brilhante que a VL

Objs extremamente distantes c/ Objs extremamente distantes c/ 3 < z < 4 (mais próximo ~ 240 Mpc, 3 < z < 4 (mais próximo ~ 240 Mpc,

mais distante ~ 4700 Mpc, maioria -mais distante ~ 4700 Mpc, maioria -1000 Mpc)1000 Mpc)

O que seria responsável por tanta O que seria responsável por tanta emissão de E ? emissão de E ?

- Caroço --> Buraco Negro supermassivo - Caroço --> Buraco Negro supermassivo c/ massas ~ 100 milhões de MO c/ massas ~ 100 milhões de MO

- Imensa - Imensa produção de energia --> disco de produção de energia --> disco de acresção ao redor dos BNacresção ao redor dos BN

- Jatos de - Jatos de gás superaquecidos que vêm do núcleo gás superaquecidos que vêm do núcleo saem na direção do eixo de rotação do saem na direção do eixo de rotação do disco de acresção disco de acresção

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

(b)(b) Estes jatos são Estes jatos são responsáveis p/ lobos radioemissores em responsáveis p/ lobos radioemissores em galáxias rádio, e em BL Lacgaláxias rádio, e em BL Lac

Uma Possível Sequência EvolucionáriaUma Possível Sequência Evolucionária

Galáxias observadas hoje Galáxias observadas hoje que tem “núcleo ativo” que tem “núcleo ativo” podem ser decendentes podem ser decendentes de QSO's.......A atividade de QSO's.......A atividade central diminui qdo central diminui qdo quantidade de matéria quantidade de matéria que cai no disco de que cai no disco de acresção também diminuiacresção também diminui

Possível seq. evolutiva ... Possível seq. evolutiva ... QSO's --> Sey--> galáxias QSO's --> Sey--> galáxias normais normais QSO's --> QSO's --> rádio -->rádio --> galáxias E galáxias E

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

Algumas evidências sugerem que os QSO's se formaram na Algumas evidências sugerem que os QSO's se formaram na fase inicial do Universo, a partir de “mergers” de galáxias jovens fase inicial do Universo, a partir de “mergers” de galáxias jovens

- Colisões entre gal. era mais comum devido a maior - Colisões entre gal. era mais comum devido a maior densidade do Universo na fase inicial de expansão densidade do Universo na fase inicial de expansão

- Obs tem revelado frequência maior de - Obs tem revelado frequência maior de colisões e “mergers” entre galáxias muito distantes no início do colisões e “mergers” entre galáxias muito distantes no início do UniversoUniverso

Astronomia ExtragalácticaAstronomia Extragaláctica

Astronomia ExtragalácticaAstronomia Extragaláctica