Galáxia

figura 1. A bela galáxia lenticular conhecida como galáxia M104 Hat na constelação de Virgem, aos 29.35 milhões de anos-Luz, visto com o telescópio Hubble. Fonte: Wikimedia Commons

O que é uma galáxia?

A galáxia É um conglomerado de objetos astronômicos e matéria, como nuvens de gás e poeira, bilhões de estrelas, nebulosas, planetas, asteróides, cometas, buracos negros e até muita matéria escura, todos estruturados graças à força da gravidade.

Nosso sistema solar faz parte de uma grande galáxia em espiral chamada Via Láctea. Esse nome derivado do grego pode ser traduzido como um "caminho do leite", devido à sua semelhança com uma banda penteadamente iluminada que atravessa a esfera celestial. 

Nas noites claras de verão, pode ser observado muito bem entre as constelações de Scorpion e Sagitário, pois nessa direção o núcleo está localizado e onde a densidade das estrelas é muito maior.

História da descoberta de galáxias

O grande pensador grego e a matemática Democrito de Abdera (460-370 para. C.) Ele foi o primeiro a sugerir - em seu tempo não havia telescópios - que a Via Láctea era realmente constituída por milhares de estrelas que não podiam se distinguir. 

Tivemos que esperar um pouco antes de Galileu (1564-1642) argumentar, quando seu telescópio apontou que ele descobriu que no céu havia mais estrelas do que ele podia contar. 

Galileu Galiléia

Foi o filósofo alemão Immanuel Kant (1724-1804) que especulou que a Via Láctea foi constituída por muitos outros milhares de sistemas solares e que o conjunto tinha forma elíptica e virou-se acompanhado em torno de um centro. 

Além disso, ele também sugeriu que havia outros conjuntos de estrelas e planetas como a Via Láctea e os chamavam de universos das ilhas. Essas ilhas seriam visíveis da terra como luzes pequenas e fracas da luz.

Catálogo Messier

20 anos depois, em 1774, o catálogo Messier apareceu, uma compilação de 103 objetos de espaço profundo visível até hoje e realizada pelo astrônomo francês Charles Messier (1730-1817).

Entre eles estavam alguns candidatos a serem ilhas dos universos, que eram conhecidas simplesmente como nebulosas. A nebulosa M31 era uma delas, sendo conhecida hoje como a galáxia vizinha de Andrômeda.

William Herschel (1738-1822) expandiria a lista de objetos de espaço profundo para 2500 e descreveria pela primeira vez a forma da Via Láctea. No entanto, os cientistas ainda não haviam percebido que certas nebulosas como o M31 eram próprias imensas conglomeradas de estrelas semelhantes a lactos.

Telescópios modernos

Um telescópio era necessário com resolução suficiente, sendo capaz de adquirir em 1904 quando o enorme telescópio do Observatório Mount Wilson na Califórnia foi construído com um espelho de 100 polegadas de diâmetro. Não foi até então que o tamanho do universo se tornou evidente, porque aquele em si imensa Via Láctea é apenas uma galáxia, entre inúmeros conglomerados deles.

Em 1924, Edwin Hubble (1889-1953) conseguiu medir a distância a uma daquelas nebulosas em espiral, observando as estrelas do tipo Cefaids No objeto M31, a nebulosa mais notável em forma de espiral, chamada Andrômeda. 

Os Cefaids são estrelas que mudam periodicamente seu brilho e isso é proporcional ao período. Os mais brilhantes têm períodos mais longos.

Até então, Harold Shaley (1885-1972) havia estimado o tamanho da Via Láctea, mas era tão grande que ele estava convencido de que a nebulosa de Andrômeda estava dentro da Via Láctea.

No entanto, Hubble determinou que a distância dos cefaios de Andrômeda era muito maior que o tamanho da Via Láctea e que, portanto, não pôde ser encontrado dentro disso. Andrômeda, como a Via Láctea, era uma galáxia por si só, embora por um longo tempo permaneça chamado de "nebulosa extragalática".

Características das galáxias

Massa e forma

As galáxias são formadas e podem ser classificadas de acordo com este critério. Além disso, eles contêm massa e, em tudo, são entidades estáticas, porque têm movimento. 

Unidades de medida

Existem galáxias gigantes e muito brilhantes, como a Via Láctea e Andrômeda, e também galáxias chamadas "anões", até mil vezes menos brilhante. Para familiarizar os tamanhos, é conveniente conhecer algumas unidades de medida usadas na astronomia. Primeiro nós temos o ano luz.

O ano de ano é uma unidade de distância equivalente à distância que a luz percorre em um ano. Sendo que a velocidade da luz é 300.000 km/s, multiplicando pelo número de segundos em 365 dias, o resultado é de aproximadamente 9 pilhas e meia. 

Para fins comparativos, a distância do sol à terra é 8.5 minutos-loz, cerca de 150 milhões de quilômetros, o que é aproximadamente equivalente a uma unidade astronômica, útil em medições no sistema solar. A estrela que se segue em proximidade com o sol é a próxima centauri a 4.2 anos-Luz. 

Pode atendê -lo: Diagrama do corpo livre

O UA dá origem a outra unidade amplamente usada: o Parsec ou paralisar um segundo arco. Que um ponto é à distância de um parsec, significa que sua paralela é igual a 1 segundo arco entre a Terra e o Sol. A figura a seguir esclarece:

Figura 2. Esquema para definir o parsec. Fonte: Wikimedia Commons. KES47 (?) [CC por 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/por/3.0)].

Tamanho

Os tamanhos das galáxias são extremamente variados, de tão pequenos que mal têm mil estrelas, a galáxias elípticas sobre as quais falaremos em detalhes mais tarde.

Assim, temos nossa maneira leitosa de cerca de 100.000 anos para diâmetro, sendo uma grande galáxia, mas não a maior. NGC 6872 tem um diâmetro de 520.000 anos-Luz, cerca de 5 vezes o diâmetro da Via Láctea e é a maior galáxia espiral conhecida até o momento.

Eles têm movimento

Galáxias não são estáticas. Em geral, estrelas e nuvens de gás e poeira têm movimentos de rotação ao redor do centro, mas nem todas as partes de uma galáxia se transformam igualmente. As estrelas do centro giram mais rápido que as externas, no que é chamado Rotação diferencial.

Composição química

Os elementos mais comuns no universo são hidrogênio e hélio. Dentro das estrelas, como um reator de fusão nuclear, os elementos mais pesados ​​que conhecemos através da tabela periódica estão se formando.

Cor e luminosidade

A cor e a luminosidade das galáxias estão mudando com o tempo. As galáxias mais jovens são mais azuis e brilhantes que as mais antigas.

Galáxias em forma de elipse tendem ao vermelho, com inúmeras estrelas antigas, enquanto irregulares são as mais azuis. Nas galáxias em forma de espiral, o azul se concentra em direção ao centro e vermelho em direção aos arredores.

Componentes de galáxias

Ao observar uma galáxia, estruturas como as seguintes podem ser identificadas, que estão presentes na Via Láctea, que foram tomadas como modelo para serem os melhores estudados:

Disco e halo

As duas estruturas básicas de nossa galáxia são o disco e o halo. O álbum está no plano médio definido pela galáxia e contém uma grande quantidade de gás interestelar que dá origem a novas estrelas. Ele também contém estrelas antigas e aglomerados abertos -grupo de estrelas não estruturadas-. 

Deve -se notar que nem todas as galáxias têm a mesma taxa de treinamento estelar. Acredita -se que as galáxias elípticas tenham uma taxa muito menor, diferentemente das espirais.

O Sol está localizado no disco galáctico da Via Láctea, no plano de simetria e, como todas as estrelas do disco, orbite a galáxia após uma trajetória aproximadamente circular e perpendicular ao eixo de rotação galáctica. Leva cerca de 250 milhões de anos para concluir uma órbita.

O halo cobre a galáxia com um volume esferoidal menos denso, pois é uma região com muito menos poeira e gás. Contém o Clusters globulares, estrelas agrupadas pela ação da gravidade e muito mais antigas que o álbum, estrelas individuais e também a chamada matéria escura.

A matéria escura é um tipo de matéria cuja natureza é desconhecida. Ele deve seu nome que não emite radiação eletromagnética e sua existência foi proposta para explicar o fato de que as estrelas no exterior se movem com velocidades maiores do que o esperado. 

A velocidade em que uma estrela se move em relação ao centro da galáxia depende de como o assunto é distribuído, pois é a atração gravitacional devido a que uma estrela permanece em órbita. Uma velocidade mais alta significa que há mais matéria que não pode ser vista: matéria escura.

A lâmpada, o núcleo galáctico e o bar

Figura 3. Componentes da Via Láctea. O sol está em um dos braços e tem um movimento de rotação ao redor do centro da galáxia, bem como um movimento vertical. Fonte: Wikimedia Commons.

Além do álbum e da auréola, há a lâmpada, protuberância central ou núcleo galáctico na galáxia, onde há uma densidade mais alta de estrelas, portanto, sendo muito brilhante. 

Sua forma é aproximadamente esférica - embora a vias leitosa tenha uma forma bastante de amendoim - e em seu centro é o núcleo, constituído por um buraco negro, um fato que aparentemente é comum em grande parte das galáxias, especialmente naqueles de forma espiral.

Os objetos encontrados no núcleo adjacências giram, como dissemos, muito mais rápido do que aqueles que estão mais. Lá a velocidade é proporcional à distância para o centro.

Algumas galáxias em espiral como a nossa têm um bar, uma estrutura que atravessa o centro e do qual surgem os braços espirais. Existem mais galáxias em espiral de Barradas do que não Barrads.

Pode atendê -lo: física moderna

Acredita -se que as barras permitam o transporte da matéria das extremidades para a lâmpada, inchando -a promovendo a formação de estrelas no núcleo.

Tipos de galáxias

O sistema de classificação das galáxias é baseado no formulário que eles têm e o mais usado é o Fingerboard ou sequência de hubble, Criado por volta de 1926 por Edwin Hubble e subsequentemente modificado por ele e outros astrônomos, pois novas informações estavam aparecendo.

Hubble projetou o esquema na crença de que representava uma espécie de evolução das galáxias, mas hoje se sabe que não é assim. Nas letras de sequência, são usadas para designar as galáxias: e para galáxias elípticas, s para galáxias espirais e irregulares para aqueles.

Figura 4. Fingerboard hubble. Fonte: Wikimedia Commons.

Galáxias elípticas 

À esquerda, na manga do braço, existem as galáxias elípticas representadas com a letra e. As estrelas que compensam são distribuídas de uma maneira mais ou menos uniforme. 

O número que acompanha a letra indica como a elíptica é a galáxia -Elipticity -, começando por isso é o mais esférico, para E7 que é o mais achatado. Não foram observados galáxias com elipticidade maior que 7. Denotando este parâmetro como є:

Є = 1 - (β/ɑ)

Com α e β como o semi -aparente mais antigo e inferior, respectivamente, da elipse. No entanto, essa informação é relativa, porque só temos a visão da Terra. Por exemplo, não é possível saber se uma galáxia que é demonstrada para cantar é elíptica, lenticular ou espiral.

As galáxias elípticas gigantes estão entre os maiores objetos do universo. Eles são os mais fáceis de observar, embora as versões muito menores, chamadas Galáxias anãs elípticas Muito mais abundante.

Figura 5. NGC 1316 Galáxia elíptica, na constelação de Fornax, fundindo -se com outra galáxia menor. Fonte: Crédito da imagem: NASA/JPL-CALTECH/CTIO.

Galáxias lenticulares

Galáxias lenticulares têm uma forma de disco, sem braços em espiral, mas podem ter um bar. Sua nomenclatura é S0 ou SB0 e está bem na bifurcação da figura. Dependendo da quantidade de poeira (zonas de alta absorção) no seu disco, elas são subdivididas em S01, SB01 a S03 e SB03.

Galáxias em espiral

As galáxias S são galáxias em espiral, enquanto o SB é as galáxias em espiral Barrad, já que as espirais parecem projetar -se de um bar que atravessa a protuberância central. A grande maioria das galáxias tem este formulário.

Ambas as classes de galáxias são distinguidas por sua vez pelo grau de facilidade que os braços espirais têm e são apontados com minúsculas. Estes são determinados comparando o tamanho do maior inchaço com o comprimento do disco: o protuberância / l disco. 

Figura 6. A bela galáxia espiral de Andrômeda na constelação de Cassiopea. Fonte: NASA Image Wikimedia Commons).

Por exemplo, se este quociente for ≈ 0.3, as galáxias são denotadas como se fosse uma espiral simples, ou SBA se for barrada. Nestes, as espirais parecem mais apertadas e a concentração de estrelas nos braços é mais escura.

À medida que a sequência continua à direita, as espirais parecem mais soltas. A proporção de protuberância / disco dessas galáxias é: a protuberância / l disco ≈ 0.05. 

Se uma galáxia tiver características intermediárias, até duas pequenas letras podem ser adicionadas. Por exemplo, a Via Láctea é classificada por alguns como sbbc.

Galáxias irregulares

São galáxias cuja forma não se encaixa com nenhum dos padrões descritos acima. 

O próprio Hubble os dividiu em dois grupos: Irre e IRI, onde os primeiros são um pouco mais organizados que o segundo, porque eles têm algo que se lembra da forma de armas em espiral.

As galáxias da IRI são, poderíamos dizer, amorfas e sem estrutura interna reconhecível. Tanto o TIR I quanto o IRI são geralmente menores que as galáxias elípticas ou as majestosas galáxias espirais. Alguns autores preferem se referir a eles como Galáxias anões. Entre as galáxias irregulares mais conhecidas estão as nuvens vizinhas de Magellan, classificadas como IRRE.

Figura 7. Galaxy Irregular NGC 5408, descoberto no Centaurus Constellation por John Herschel em 1834. No começo, acreditava -se que era uma nebulosa planetária. Fonte: Wikimedia Commons.

Posteriormente, para a publicação da sequência do Hubble, o astrônomo francês Gerard de Vaucoourreurs (1918-1995) sugeriu eliminar a nomenclatura IR I IR II e chamar o Irre, que têm alguns braços em espiral, como SD - SBD Galáxias, SM - SBM ou im ("m" é por Magallanes Galaxy). 

Finalmente, galáxias cuja forma é verdadeiramente irregular e sem espirais, são simplesmente chamadas. Com isso, a classificação moderna permaneceu a seguinte:

Pode atendê -lo: Física Contemporânea: Campo de Estudo, Ramos e Aplicações

EO, El,…, E7, Sol, S02, S03, SA, SBA, SAB, SBAB, SB, SB, SBC, SBC, SC, SBC, SCD, SBCD, SD, SBD, SM, SBM, IM, IR IR.

Como estão as galáxias?

A formação de galáxias é o assunto da discussão ativa hoje. Os cosmologistas acreditam que, em seus começos, o universo estava bastante escuro, cheio de nuvens de gás e matéria escura. Isso se deve à teoria de que as primeiras estrelas foram formadas depois de algumas centenas de milhões de anos depois Big Bang. 

Uma vez lançado o mecanismo de produção em estrela, ele terá altos e baixos à taxa. E como as estrelas são aquelas que compõem galáxias, existem diferentes mecanismos que levam à formação de galáxias. 

Atração gravitacional é a força original que estabelece a formação de objetos cósmicos. Um pequeno acúmulo de matéria em algum momento atrai mais matéria e isso começa a acumular.

Acredita -se que a Via Láctea tenha começado dessa maneira: pequenos acumulações de matéria que acabaram deram origem aos aglomerados globulares da auréola, entre os quais são as estrelas mais antigas da galáxia. 

A rotação é inerente ao acúmulo de massa que se seguiu a esse período inicial de formação estelar. E com a rotação, o momento angular é criado, cuja conservação produziu o colapso da massa esférica, transformando -a em um disco plano.

As galáxias podem aumentar seu tamanho, fundindo -se com outras galáxias menores. Acredita -se que isso aconteça hoje com a Via Láctea e seus menores vizinhos, as nuvens de Magallanes. 

Outra fusão que se espera no futuro muito distante é a colisão com Andrômeda que, diferentemente da maioria das galáxias, está se aproximando de nós. Atualmente, Andrômeda é 2.2 milhões de anos de distância.

Quantas galáxias estão no universo?

Embora a maior parte do espaço esteja vazia, existem milhões de galáxias, talvez cerca de 100 bilhões deles, de acordo com algumas estimativas. Outros estimam 2 bilhões de galáxias. A maior parte do universo permanece inexplorada e não há resposta exata para esta pergunta.

Em 12 dias, o telescópio espacial Hubble encontrou 10.000 galáxias das formas mais variadas. O total real de galáxias no universo é desconhecido. Quando observado com um telescópio, é necessário enfatizar que ele está indo mais longe não apenas à distância, mas no tempo.

A luz do sol que vemos tomou 8.5 minutos para chegar até nós. A visão de Andrômeda que observamos com binóculos é a de 2.2 milhões de anos. É por isso que o que vemos da Terra está no alcance de universo observável. Por enquanto não há como ver o que está além.

Uma maneira de estimar quantas galáxias existem no universo observável é através das fotos de campo extremamente profundas do Hubble ou XDF, que representam uma pequena área da esfera celeste.

Em uma dessas fotos, 5500 galáxias foram encontradas em 13.200 milhões de anos-distância. Ao multiplicar esse valor pela quantidade de xdf da esfera celestial completa, eles estimaram os 100.000 milhões de galáxias mencionadas.

Tudo indica que, em tempos anteriores, havia mais galáxias do que agora, mas formas menores, azuis e mais irregulares do que as elegantes galáxias espirais que vemos hoje.

Exemplos de galáxias

Apesar de seu tamanho imenso, as galáxias não são solitárias, mas são agrupadas em estruturas hierárquicas.

A Via Láctea pertence ao chamado grupo local, no qual todos os membros-cerca de 54-estão a uma distância não superior a 1 mega-parsec. Então a densidade das galáxias desce até que outro cluster semelhante ao grupo local apareça.

Entre a imensa variedade de galáxias encontradas, vale a pena destacar alguns exemplos surpreendentes para suas particularidades:

Galáxias elípticas gigantes

As maiores galáxias encontradas até agora estão no centro dos grupos de galáxias. São enormes galáxias elípticas cuja gravidade atrai outras galáxias, engolindo -as. Nessas galáxias, o ritmo da formação de estrelas é muito baixo; portanto, para continuar crescendo, eles pegam os outros.

Galáxias ativas

Galáxias ativas, diferentemente das mais normais e calmas, como a Via Láctea, emitem frequências de energia muito altas, muito maiores do que as emitidas pelos centros das estrelas, comuns em qualquer galáxia. 

Essas frequências de alta energia cuja energia é equivalente a bilhões de solas deixa o núcleo de objetos como Quasares, Descoberto em 1963. Surpreendentemente, um quasar, um dos objetos mais brilhantes do universo, é capaz de manter esse ritmo por milhões de anos.

As Galáxias Seyfert Eles são outro exemplo de galáxias ativas. Até agora, várias centenas foram descobertas. Seu núcleo emite radiação altamente ionizada, variável no tempo.

Figura 8. A Galaxia Seyfert M 106. Fonte: Wikimedia Commons. Raios-X: NASA/CXC/UNIV. de Maryland/A.S. Wilson et al.; Óptico: PAL.Ob. DSS; IR: NASA/JPL-CALTECH; VLA: NRAO/AUI/NSF

Acredita -se que nas proximidades do centro, uma enorme quantidade de material gasoso é precipitado para o buraco negro central. A perda de massa libera energia radiante no espectro de raio x.

As Radiogalaxias São galáxias elípticas que emitem grandes quantidades de radiofrequências, dez mil vezes mais do que as galáxias atuais. Nessas galáxias, existem fontes - lobos de rádio - ligados por filamentos de matéria ao núcleo galáctico, que emitem elétrons na presença de um campo magnético intenso.

Referências

1. Carroll, b. Uma introdução à astrofísica moderna. 2º. Edição. Pearson. 874-1037.
2. Galáxia. Recuperado de: é.Wikipedia.org
3. Como funciona. 2016. Livro do Espaço. 8º. Ed. Imagine Publishing Ltd.134-150.
4. As galáxias. Recuperado de: astrofísica.Cl/astronomiaparatodos.
5. Oster, l. 1984. Astronomia moderna. Editorial revertido. 315-394.
6. Pasachoff, J. 1992. Estrelas e planetas. Guias de campo de Peterson. 148-154.
7. Quora. Quantas galáxias existem?. Recuperado de: é.Quora.com.
8. Uma regra para medir o universo. Recuperado de: Henrietta.IAA.é
9. O que é uma galáxia? Recuperado de: Spaceplace.Panela.Gov.