Galáxia
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Uma galáxia é uma maciça, limita gravitacional sistema que consiste em estrelas , restos estelares, e meio interestelar de gás e pó, e, se a hipótese de, um componente importante mas mal compreendida chamada matéria escura . A palavra é derivada da galáxia os gregos galaxias (γαλαξίας), literalmente "leitoso", uma referência à Via Láctea . Exemplos de galáxias variar desde anões com apenas dez milhões (10 7) estrelas para gigantes com cem trilhão (10 14) estrelas, cada uma órbita própria de sua galáxia centro de massa .
Galáxias contêm números variados de sistemas estelares, aglomerados de estrelas e tipos de nuvens interestelares. Entre esses objetos é uma esparsa meio interestelar de gás, poeira e raios cósmicos. Dados observacionais sugere que buracos negros podem existir no centro de muitos, se não todos, galáxias. Eles são pensados ser o principal motor de núcleos galácticos ativos encontrados no núcleo de algumas galáxias. A Via Láctea parece abrigar pelo menos um tal objeto.
Galáxias têm sido historicamente categorizados de acordo com sua forma aparente; normalmente referido como sua morfologia visual. Uma forma comum é a galáxia elíptica, que tem uma elipse em forma de perfil luz. As galáxias espirais são em forma de disco com empoeirados, braços de encurvamento. Aqueles com formas irregulares ou incomuns são conhecidos como galáxias irregulares e normalmente se originam de interrupção pela força gravitacional de galáxias vizinhas. Tais interações entre galáxias próximas, o que pode vir a resultar em uma fusão, por vezes, induzir um aumento significativo de incidentes formação de estrelas que leva a galáxias starburst. Galáxias menores com falta de uma estrutura coerente, são referidos como galáxias irregulares.
Há provavelmente mais de 170 mil milhões (1,7 × 10 11) galáxias no Universo observável . A maioria são de 1.000 a 100.000 parsecs de diâmetro e geralmente separados por distâncias da ordem de milhões de parsecs (ou megaparsecs). Espaço Intergalactic (o espaço entre galáxias) é preenchido com um gás ténue de uma densidade média inferior a um átomo por metro cúbico. A maioria das galáxias são organizados em uma hierarquia de associações conhecidas como grupos e aglomerados, que, por sua vez, geralmente formam maior superaglomerados. Na maior escala , essas associações são geralmente organizados em folhas e filamentos, que estão rodeados por imensa vazios.
Em 12 de dezembro de 2012, astrônomos, trabalhando com o telescópio espacial Hubble , informou que o A galáxia mais distante conhecida, UDFj-39546284, é agora estimado para ser ainda mais longe do que se acreditava anteriormente. A galáxia, que se estima ter se formado em torno de "380 milhões anos" após o Big Bang (cerca de 13.770 milhões anos atrás), e tem az ( redshift ) de 11,9, é de aproximadamente 13.370 milhões anos-luz da Terra.
Etimologia
A palavra galáxia deriva do grego prazo para nossa própria galáxia, galaxias (γαλαξίας, "um leitoso"), ou kyklos galaktikos ("círculo") ("leitoso") para a sua aparência como uma banda de cor mais clara no céu. Na mitologia grega , Zeus coloca seu filho nascido por uma mulher mortal, a criança Heracles , em Seio de Hera, enquanto ela está dormindo, para que o bebê vai beber seu leite divina e, assim, tornar-se imortal. Hera acorda durante a amamentação e, em seguida, percebe que ela está amamentando um bebê desconhecido: ela empurra o bebê para longe e um jato de seus sprays de leite do céu noturno, produzindo a banda fraca de luz conhecida como a Via Láctea.
Na literatura astronômica, a palavra maiúscula 'Galaxy' é usado para se referir a nossa galáxia, a Via Láctea , para distingui-lo dos bilhões de outras galáxias. O termo Inglês Via Láctea pode ser rastreada até uma história de Chaucer :
"Veja lá, eis que o Galaxyë
Que os homens clepeth o Milky Wey,
Para hit é Whyt. "-Geoffrey Chaucer. The House of Fame, c. 1380.
Quando William Herschel construiu sua catálogo de objectos de céu profundo em 1786, ele usou o nome nebulosa espiral para certos objetos, como M31 . Estes mais tarde seria reconhecida como aglomerações enormes de estrelas, quando a distância real a esses objetos começaram a ser apreciado, e que seria denominado universos-ilhas. No entanto, a palavra Universo foi entendida como a totalidade da existência, assim que esta expressão caiu em desuso e os objetos em vez ficou conhecido como galáxias.
Observação história
A percepção de que vivemos em uma galáxia, e que não foram, de fato, muitas outras galáxias, paralelo descobertas que foram feitas sobre a Via Láctea e outras nebulosas no céu à noite.
Via Láctea
O Filósofo grego Demócrito (450-370 aC) propôs que a banda brilhante no céu noturno conhecida como a Via Láctea pode consistir de estrelas distantes. Aristóteles (384-322 aC), no entanto, acreditava que a Via Láctea para ser causado por "a ignição do exalação de fogo de algumas estrelas que eram grandes, numerosas e próximos uns dos outros "e que a" ignição ocorre na parte superior do atmosfera, no região do mundo que é contínuo com os movimentos celestes. "O Filósofo neoplatônico Olympiodorus, o Jovem (c. 495-570 dC) foi cientificamente crítica deste ponto de vista, argumentando que se a Via Láctea foram sublunar (situado entre a Terra ea Lua) ele deve aparecer diferente em diferentes épocas e lugares na Terra, e que ele deve ter paralaxe, que não ocorre. Em sua opinião, a Via Láctea era celestial. Essa idéia seria influente no final do Mundo islâmico.
De acordo com Mohani Mohamed, o Astrônomo árabe Alhazen (965-1037) fez a primeira tentativa de observação e medição de paralaxe da Via Láctea, e ele, portanto, "porque determinou que a Via Láctea não tinha paralaxe, era muito distante da Terra e não pertencia a atmosfera." O Astrônomo persa Al-Biruni (973-1048) propôs a galáxia da Via Láctea a ser "um conjunto de inúmeros fragmentos da natureza das estrelas nebulosas." O Astrônomo andaluza Ibn Bajjah ("Avempace", d. 1138) propôs que a Via Láctea era composta de muitas estrelas que quase se tocam e parecem ser uma imagem contínua, devido ao efeito de refração a partir de material sublunar, citando a sua observação do conjunção de Júpiter e Marte como evidência desta que ocorre quando dois objetos estão perto. No século 14, o sírio-nascido Ibn Qayyim proposta da galáxia Via Láctea a ser "uma miríade de estrelas minúsculas embalado juntos na esfera das estrelas fixas".
Prova real da Via Láctea consiste de muitas estrelas veio em 1610 quando o astrônomo italiano Galileu Galilei usou um telescópio para estudar a Via Láctea e descobriu que ele é composto de um grande número de estrelas fracas. Em 1750 o astrônomo Inglês Thomas Wright, em sua Uma teoria original ou nova hipótese do Universo, especula (corretamente) que a galáxia pode ser um corpo em rotação de um grande número de estrelas mantidas juntas por forças gravitacionais , semelhante ao sistema solar, mas em uma escala muito maior . O disco resultante de estrelas pode ser visto como uma banda no céu da nossa perspectiva dentro do disco. Em um tratado em 1755, Immanuel Kant elaborou sobre a idéia de Wright sobre a estrutura da Via Láctea.
A primeira tentativa de descrever a forma da Via Láctea e da posição da Sun em que foi realizada por William Herschel em 1785, contando com cuidado o número de estrelas em diferentes regiões do céu. Ele produzido um diagrama da forma da Galaxy com o sistema solar perto do centro. Usando uma abordagem refinado, Kapteyn em 1920 chegou à imagem de um pequeno (diâmetro de cerca de 15 kiloparsecs) galáxia elipsóide com o Sol próximo do centro. Um método diferente Harlow Shapley com base na catalogação de aglomerados globulares levaram a um quadro radicalmente diferente: um disco plano com diâmetro de cerca de 70 kiloparsecs eo Sol longe do centro. Ambas as análises não ter tido em conta o absorção de luz por interestelar presente poeira no plano galáctico, mas depois Robert Julius Trumpler quantificou esse efeito, em 1930, estudando aglomerados abertos , o atual quadro da nossa galáxia, a Via Láctea, emergiu.
Distinção de outras nebulosas
No século 10, o astrônomo persa Al-Sufi feita o mais rapidamente observação registrada da Galáxia de Andrômeda , descrevendo-o como uma "pequena nuvem". Al-Sufi, que publicou suas descobertas em seu Livro de Estrelas Fixas em 964, também identificou a Grande Nuvem de Magalhães, que é visível a partir do Iêmen , embora não de Isfahan; ele não foi visto pelos europeus até Magellan voyage 's no século 16. A Galáxia de Andrômeda foi redescoberto independentemente por Simon Marius em 1612. Estas são as únicas galáxias fora da Via Láctea que são facilmente visíveis a olho nu, então eles foram as primeiras galáxias a ser observado da Terra. Em 1750 Thomas Wright, em sua Uma teoria original ou nova hipótese do Universo, especula (corretamente) que a Via Láctea era um disco achatado de estrelas, e que alguns dos nebulosas visíveis no céu à noite pode ser Milky caminhos separados. Em 1755, Immanuel Kant introduziu o termo "ilha Universe" para estes nebulosa distantes.
Perto do final do século 18, Charles Messier compilou uma catálogo que contém o 109 nebulosas mais brilhantes (objetos celestes com uma aparência nebulosa), mais tarde seguido por um catálogo maior de 5.000 nebulosas montados por William Herschel. Em 1845, Lord Rosse construiu um novo telescópio e foi capaz de distinguir entre nebulosas elíptica e espiral. Ele também conseguiu fazer para fora fontes pontuais individuais em algumas dessas nebulosas, dando credibilidade a conjectura antes de Kant.
Em 1912, Vesto Slipher feitos estudos espectroscópicos de mais brilhantes nebulosas espirais, para determinar se eles foram feitos de produtos químicos que seriam esperados em um sistema planetário. No entanto, Slipher descobriu que as nebulosas espirais tinha grandes desvios para o vermelho, indicando que eles foram se afastando a uma taxa maior do que a Via Láctea de a velocidade de escape. Assim, eles não foram gravitacionalmente ligadas à Via Láctea, e não eram susceptíveis de ser uma parte da galáxia.
Em 1917, Heber Curtis tinha observado uma nova S Andromedae dentro do "Great Andromeda Nebula "(como a galáxia de Andrômeda, Messier objeto M31 , era conhecido). Pesquisando o registro fotográfico, ele encontrou mais 11 novae. Curtis notado que esses novae foram, em média, 10 magnitudes mais fracas do que aquelas que ocorreram dentro de nossa galáxia. Como resultado, ele foi capaz de chegar a uma estimativa de distância de 150.000 parsecs. Ele se tornou um defensor da chamada hipótese "universos-ilhas", que sustenta que as nebulosas espirais são, na verdade galáxias independentes.
Em 1920, a assim chamada Grande Debate ocorreu entre Harlow Shapley e Heber Curtis, a respeito da natureza da Via Láctea, nebulosas espirais, e as dimensões do Universo. Para apoiar sua afirmação de que a grande nebulosa de Andrômeda era uma galáxia externa, Curtis notou o aparecimento de faixas escuras semelhantes às nuvens de poeira na Via Láctea, assim como a significativa Efeito Doppler.
A questão foi resolvida de forma conclusiva no início de 1920. Em 1922, a Estónia astrônomo Ernst Öpik deu uma determinação distância que apoiou a teoria de que a Nebulosa de Andrômeda é de fato um objeto extra-galáctico distante. Usando o novo 100 polegadas Mt. Wilson telescópio, Edwin Hubble foi capaz de resolver as partes externas de algumas nebulosas espirais como coleções de estrelas individuais e identificados alguns Variáveis cefeidas, permitindo assim que ele estimar a distância até a nebulosa: eles foram demasiado distante para ser parte da Via Láctea. Em 1936 Hubble produziu um sistema de classificação de galáxias que é usado até hoje, a Seqüência de Hubble.
A pesquisa moderna
Em 1944, Hendrik van de Hulst previu a radiação de microondas a uma comprimento de onda de 21 cm resultantes atômica interestelar hidrogênio do gás; esta radiação foi observada em 1951. A radiação permitida para muito estudo melhorada da Via Láctea, uma vez que não é afetada pela absorção de poeira e seu efeito Doppler pode ser usado para mapear o movimento do gás na galáxia. Estas observações levaram à postulação de um giro estrutura de bar no centro da Galáxia. Com melhoradas radiotelescópios , gás de hidrogênio também pode ser rastreada em outras galáxias.
Na década de 1970, foi descoberto em O estudo de Vera Rubin da velocidade de rotação do gás em galáxias que a massa total visível (a partir das estrelas e gás) não devidamente em conta para a velocidade do gás em rotação. Este problema rotação Galaxy é pensado para ser explicada pela presença de grandes quantidades de invisível matéria escura .
Começando na década de 1990, o Telescópio Espacial Hubble produziu observações melhoradas. Entre outras coisas, ele estabeleceu que a matéria escura faltando em nossa galáxia não pode consistir unicamente inerentemente fracas e pequenas estrelas. O Hubble Deep Field , um extremamente longa exposição de uma parte relativamente vazio do céu, forneceram evidências de que existem cerca de 125 mil milhões (1,25 × 10 11) galáxias no Universo. A tecnologia melhorada para detectar o espectros invisíveis aos humanos (telescópios de rádio, câmeras infravermelhas, e telescópios de raios-x) permitir a detecção de outras galáxias que não são detectados pelo Hubble. Particularmente, levantamentos de galáxias no Zone of Avoidance (a região do céu bloqueado pela Via Láctea) revelaram uma série de novas galáxias.
Tipos e morfologia
Galáxias vêm em três tipos principais: elípticas, espirais, e irregulars. Um pouco mais extensa descrição dos tipos de galáxias com base na sua aparência é dada pela Seqüência de Hubble. Uma vez que a seqüência de Hubble é inteiramente baseada em tipo morfológico visual, ele pode perder certas características importantes de galáxias, como taxa de estrela formação (em galáxias starburst) e atividade no núcleo (em galáxias ativas).
Ellipticals
As taxas sistema de classificação Hubble galáxias elípticas, com base em sua elipticidade, que vão desde E0, sendo quase esférica, até E7, o que é altamente alongados. Estas galáxias têm um perfil elipsoidal, dando-lhes uma aparência elíptica independentemente do ângulo de visão. Sua aparência mostra pouca estrutura e eles normalmente têm relativamente pouco matéria interestelar. Por conseguinte, estas galáxias também têm uma baixa parcela de aglomerados abertos e uma taxa reduzida de formação de novas estrelas. Em vez disso, eles são dominados por geralmente mais velhos, mais evoluiu estrelas que estão orbitando o centro de gravidade comum em direções aleatórias. As estrelas conter baixas abundâncias de elementos pesados porque a formação de estrelas cessa após a explosão inicial. Nesse sentido, eles têm alguma semelhança com os muito menores aglomerados globulares .
As maiores galáxias são elípticas gigantes. Muitas galáxias elípticas são acreditados para formar devido à interação de galáxias, resultando em uma colisão e fusão. Eles podem crescer até tamanhos enormes (em comparação com galáxias espirais, por exemplo), e as galáxias elípticas gigantes são frequentemente encontrados perto do núcleo de grandes aglomerados de galáxias. Galáxias starburst são o resultado de uma colisão galáctica tal que pode resultar na formação de um Galaxy elíptica.
Espirais
As galáxias espirais consistem em um disco giratório de estrelas e meio interestelar, juntamente com uma protuberância central de estrelas em geral mais velhos. Estende para fora a partir da protuberância são relativamente brilhantes braços. No esquema de classificação Hubble, galáxias espirais são listados como tipo S, seguido de uma letra (a, b ou c), que indica o grau de aperto dos braços em espiral e o tamanho da protuberância central. Uma galáxia Sa tem enrolada, braços mal definidos e possui uma região relativamente grande núcleo. No outro extremo, uma galáxia Sc tem abertas, os braços bem definidos e uma região pequena do núcleo. Uma galáxia com os braços mal definidas é por vezes referido como um floculantes galáxia espiral; em contraste com o galáxia espiral do projeto que tem proeminentes e bem definidos braços espirais.
Em galáxias espirais, os braços espirais têm a forma aproximada de espirais logarítmicas, um padrão que pode ser mostrado teoricamente resultar de uma perturbação de uma massa uniforme de rotação das estrelas. Como as estrelas, os braços espirais girar em torno do centro, mas fazê-lo com constante velocidade angular . Os braços espirais são pensados para ser as áreas de matéria de alta densidade, ou " ondas de densidade ". À medida que as estrelas se movem através de um braço, a velocidade espacial de cada sistema estelar é modificado pela força gravitacional da densidade maior. (A velocidade do retorno ao normal após as estrelas partir do outro lado do braço). Este efeito é semelhante a uma "onda" de lentidão que se deslocam ao longo de uma estrada cheia de carros em movimento. Os braços são visíveis porque a alta densidade facilita a formação de estrelas, e, portanto, eles abrigam muitas estrelas brilhantes e jovens.
Uma maioria de galáxias espiral tem uma forma linear, em forma de banda da barra de estrelas que se estende para fora para ambos os lados do núcleo, em seguida, funde-se com a estrutura de braço em espiral. No esquema de classificação Hubble, estes são designados por um SB, seguido por uma letra minúscula (a, b ou c), que indica a forma dos braços em espiral (na mesma maneira como a categorização de galáxias espirais normais). As barras são pensados para ser estruturas temporárias que podem ocorrer como resultado de uma onda de densidade que irradiam para fora a partir do núcleo, ou então devido a uma interação maré com outra galáxia. Muitas galáxias espirais barradas são ativos, possivelmente como resultado do gás que está sendo canalizada para o núcleo ao longo dos braços.
A nossa própria galáxia, a Via Láctea , é uma grande galáxia espiral barrada em forma de disco cerca de 30 kiloparsecs de diâmetro e uma espessura kiloparsec. Ele contém cerca de 200.000 milhões (2 × 10 11) estrelas e tem uma massa total de cerca de 600.000 milhões (6 × 10 11) vezes a massa do Sol
Outras morfologias
Galáxias peculiares são as formações galácticas que desenvolvem as propriedades incomuns devido às interações maré com outras galáxias. Um exemplo disto é a galáxia do anel, que possui uma estrutura em forma de anel das estrelas e do meio interestelar que cercam um núcleo desencapado. A galáxia do anel é pensado para ocorrer quando uma galáxia menor passa através do núcleo de uma galáxia espiral. Tal evento pode ter afetado a galáxia de Andrômeda , como ele exibe uma estrutura multi-anel-como quando vistos em radiação infravermelha.
A galáxia lenticular é um formulário intermediário que tenha propriedades de ambas as galáxias elípticas e espirais. Estes são categorizados como o tipo S0 de Hubble, e possuem braços espirais mal definidas com halo elíptico das estrelas. ( Galáxias lenticulares barrada receber classificação Hubble SB0.)
Além das classificações acima referidas, há uma série de galáxias que não pode ser prontamente classificadas em uma morfologia elíptica ou em espiral. Estes são categorizados como galáxias irregulares. Uma TIR-I galáxia tem alguma estrutura, mas não alinhar corretamente com o esquema de classificação Hubble. Galáxias Irr-II não possuem qualquer estrutura que se assemelha a uma classificação de Hubble, e pode ter sido interrompida. Exemplos de (anãs) galáxias irregulares próximas incluem o Nuvens de Magalhães.
Dwarfs
Apesar da proeminência de grandes galáxias elípticas e espirais, a maioria das galáxias no Universo parecem ser galáxias anãs. Estas galáxias são relativamente pequeno quando comparado com outras formações galácticas, sendo cerca de um centésimo do tamanho da Via Láctea, que contém apenas alguns bilhões de estrelas. Galáxias ultra-compacto anões têm sido descobertos recentemente que são apenas 100 parsecs de diâmetro.
Muitas galáxias anãs podem orbitar uma única galáxia maior; a Via Láctea tem pelo menos uma dúzia de tais satélites, com uma estimativa de 300-500 ainda a ser descoberto. Galáxias anãs também podem ser classificados como elíptica, espiral, ou irregular. Desde pequenas as elípticas anãs têm pouca semelhança com grandes elípticas, eles são freqüentemente chamados galáxias anãs esferoidais vez.
Um estudo de 27 vizinhos Via Láctea descobriu que, em todas as galáxias anãs, a massa central é de aproximadamente 10 milhões massas solares, independentemente de a galáxia tem milhares ou milhões de estrelas. Isto levou à sugestão de que galáxias são em grande parte formada por matéria escura , e que a dimensão mínima pode indicar uma forma de quente e escuro assunto incapaz de coalescência gravitacional em uma escala menor.
Dinâmicas e atividades incomuns
Interagindo
A separação média entre as galáxias dentro de um cluster é um pouco mais de uma ordem de grandeza maior do que o seu diâmetro. Daí interações entre essas galáxias são relativamente freqüentes, e desempenham um papel importante na sua evolução. Quase-acidentes entre galáxias resultar em distorções de deformação devido a interações de maré, e pode causar alguma troca de gás e poeira.
As colisões ocorrem quando duas galáxias passar diretamente através uns dos outros e ter o impulso relativo suficiente para não se fundem. As estrelas dentro destas galáxias que interagem normalmente passam direto, sem colidir. No entanto, o gás e pó dentro das duas formas irá interagir. Isso pode desencadear explosões de formação estelar como o meio interestelar torna-se perturbado e comprimido. Uma colisão pode distorcer gravemente a forma de um ou ambos os galáxias, formando bares, anéis ou estruturas semelhantes a cauda.
No extremo de interações são fusões galácticas. Neste caso, a força relativa das duas galáxias é insuficiente para permitir que as galáxias a passar através de cada um dos outros. Em vez disso, eles gradualmente se fundem para formar uma única galáxia maior,. As fusões podem resultar em mudanças significativas à morfologia, em comparação com os originais galáxias. No caso em que uma das galáxias é muito mais maciça, no entanto, o resultado é conhecido como canibalismo. Neste caso, a galáxia maior permanecerá relativamente sem ser perturbada pela fusão, enquanto a galáxia menor é dilacerado. A Via Láctea está atualmente no processo de canibalizar o Sagitário elíptica anã Galaxy eo Canis Galáxia Anã Major.
Starburst
Estrelas são criados dentro de galáxias a partir de uma reserva de gás frio que se forma em gigante nuvens moleculares. Algumas galáxias têm sido observadas para formar estrelas a uma taxa excepcional, conhecida como uma explosão. Se eles continuam a fazê-lo, no entanto, eles iriam consumir suas reservas de gás em um prazo menor do que o tempo de vida da galáxia. Assim, a actividade starburst geralmente dura apenas cerca de 10 milhões anos, um período relativamente curto na história de uma galáxia. Starburst galáxias eram mais comuns durante o início da história do Universo, e, no momento, ainda contribui com uma estimativa de 15% para a taxa de produção da estrela total.
Starburst galáxias são caracterizados por concentrações de poeira de gás e a aparência de estrelas recém-formadas, incluindo estrelas de grande massa que ionizam as nuvens circunvizinhas para criar regiões HII . Estas estrelas massivas produzir supernovas explosões, resultando em expansão restos que interagem fortemente com o gás circundante. Essas explosões desencadear uma reação em cadeia da construção da estrela que se espalha em toda a região gasoso. Somente quando o gás disponível é quase consumido ou disperso faz a atividade starburst chegar a um fim.
Starbursts são frequentemente associados com a fusão ou interagindo galáxias. O exemplo protótipo de uma interacção formando-starburst é tal M82, que experimentou um encontro próximo com a maior M81. Galáxias irregulares muitas vezes apresentam nós espaçados de atividade starburst.
Núcleo ativo
Uma parte das galáxias que podemos observar são classificados como ativo. Isto é, uma porção significativa da produção total de energia a partir do Galaxy é emitida por uma fonte que não seja o estrelas, poeira e meio interestelar.
O modelo padrão para um núcleo galáctico ativo é baseada em uma disco de acreção que se forma em torno de um buraco supermassivo preto (SMBH) na região do núcleo. A radiação de um núcleo galáctico ativo resulta da energia gravitacional da matéria que cai em direção ao buraco negro a partir do disco. Em cerca de 10% de estes objectos, um par diametralmente oposto de jactos energéticos ejecta partículas do núcleo a velocidades próximas da velocidade da luz . O mecanismo para a produção destes jatos ainda não é bem compreendida.
Galáxias activas que emitem radiação de alta energia, na forma de raios-x são classificados como Galáxias Seyfert ou quasares, dependendo da luminosidade. Blazares se crê ser um activo com um Galaxy jacto relativista que é apontado na direção da Terra. A rádio galáxia emite freqüências de rádio de jatos relativísticos. Um modelo unificado destes tipos de galáxias ativas explica suas diferenças com base no ângulo de visão do observador.
Possivelmente relacionado a núcleos galácticos ativos (bem como regiões starburst) são low-ionização nucleares regiões de telefonia emissões (forros). A emissão do tipo FORRO galáxias é dominado por fracamente ionizado elementos. Aproximadamente um terço de galáxias próximas são classificados como contendo núcleos revestimento.
Formação e evolução
O estudo da formação e evolução galáctica tenta responder a perguntas sobre como as galáxias se formaram e seu caminho evolutivo ao longo da história do Universo. Algumas teorias neste domínio já se tornaram amplamente aceitos, mas ainda é uma área ativa em astrofísica .
Formação
Modelos cosmológicos atuais do início do Universo são baseadas no Big Bang teoria. Cerca de 300.000 anos após este evento, os átomos de hidrogênio e hélio começou a se formar, em um evento chamado recombinação. Quase todo o hidrogênio era neutro luz (não-ionizada) e prontamente absorvido e não há estrelas tinham ainda formado. Como resultado, este período tem sido chamado de " Idade das Trevas ". Foi a partir de flutuações de densidade (ou irregularidades anisotrópicos) nesta matéria primordial que estruturas maiores começaram a aparecer. Como resultado, as massas de matéria bariônica começou a condensar dentro frios halos de matéria escura. Estas estruturas primordiais acabaria por se tornar as galáxias que vemos hoje.
A evidência para o aparecimento precoce de galáxias foi encontrado em 2006, quando se descobriu que a galáxia IOK-1 tem um invulgarmente elevado redshift de 6,96, correspondendo a apenas 750 milhões de anos após o Big Bang e tornando-a galáxia mais distante e primordial visto ainda. Enquanto alguns cientistas têm afirmado outros objetos (como Abell 1835 IR1916) têm redshifts mais altos (e, portanto, são vistos em um estágio anterior da evolução do Universo), IOK-1 da idade e composição foram estabelecidos de forma mais confiável. A existência de tal início protogaláxias sugere que eles devem ter crescido nos chamados "Idade das Trevas". No entanto, em dezembro de 2012, os astrônomos informou que o UDFj-39546284 galáxia é a galáxia mais distante conhecida e tem um valor de redshift de 11,9. A galáxia, estima-se que existia em torno de "380 milhões anos", após o Big Bang (cerca de 13.770 milhões anos atrás), é de cerca de 13.370 milhões de anos-luz de distância.
O processo detalhado pelo qual tal formação de galáxias cedo ocorreu é uma grande questão em aberto na astronomia. As teorias podem ser divididas em duas categorias: de cima para baixo e de baixo para cima. Em teorias de cima para baixo (como o modelo Eggen-Lynden-Bell-Sandage [ELS]), formam protogaláxias em um colapso simultâneo em grande escala com duração de cerca de cem milhões de anos. Em teorias de baixo para cima (como o modelo Searle-Zinn [SZ]), pequenas estruturas tais como aglomerados globulares formar em primeiro lugar, e, em seguida, uma série de tais órgãos agregar para formar uma galáxia maior.
Uma vez protogaláxias começou a se formar e contrato, o primeiro estrelas do halo (chamados População III estrelas) apareceu dentro deles. Estes foram composto quase inteiramente de hidrogênio e hélio, e pode ter sido enorme. Se assim for, essas grandes estrelas teriam consumido rapidamente seu fornecimento de combustível e se tornaram supernovas , liberando elementos pesados na meio interestelar. Esta primeira geração de estrelas re-ionizada do hidrogênio neutro circundante, criando expansão bolhas de espaço através do qual a luz poderia facilmente viajar.
Evolução
Dentro de um bilhão de anos de formação de uma galáxia, estruturas chaves começam a aparecer. Aglomerados globulares , o buraco negro supermassivo central, e um bojo galáctico do metal pobre População estrelas II formar. A criação de um buraco negro parece desempenhar um papel fundamental na regulação activamente o crescimento de galáxias, limitando a quantidade total de matéria adicional adicionado. Durante esta época mais cedo, galáxias passar por uma grande explosão de formação estelar.
Durante os dois bilhões de anos seguintes, a matéria acumulada resolve em um disco galáctico. Uma galáxia vai continuar a absorver o material de infalling de alta velocidade e nuvens galáxias anãs ao longo de sua vida. Esta questão é principalmente de hidrogênio e hélio. O ciclo de nascimento e morte estelar aumenta lentamente a abundância de elementos pesados, eventualmente permitindo que o formação de planetas .
Hubble eXtreme Deep Field (XDF)
A evolução das galáxias pode ser significativamente afetada pelas interações e colisões. Fusões de galáxias eram comuns durante a época mais cedo, ea maioria das galáxias eram peculiares na morfologia. Dadas as distâncias entre as estrelas, a grande maioria dos sistemas estelares em galáxias em colisão não será afetada. No entanto, descascamento gravitacional do gás e poeira interestelar que compõe os braços espirais produz uma longa série de estrelas conhecidas como caudas de maré. Exemplos destas formações pode ser visto em NGC 4676 ou o Galáxias das antenas.
Como exemplo de tal interação, a Via Láctea e da vizinha galáxia de Andrômeda está se movendo em direção ao outro a cerca de 130 km / s, e dependendo dos movimentos laterais-os dois podem colidir em cerca de seis bilhões de anos. Embora a Via Láctea nunca colidiu com uma galáxia tão grande quanto Andrômeda antes, evidências de colisões passadas da Via Láctea com galáxias anãs menores está a aumentar.
Tais interações de grande escala são raros. Conforme o tempo passa, as fusões de dois sistemas de igual tamanho se tornado menos comum. Mais galáxias brilhantes permaneceram fundamentalmente inalteradas nos últimos bilhões de anos, ea taxa líquida de formação de estrelas, provavelmente, também atingiu um pico cerca de dez bilhões de anos atrás.
Tendências futuras
Actualmente, a maioria ocorre a formação de estrelas em galáxias menores, onde gás frio não é tão empobrecido. As galáxias espirais, como a Via Láctea, apenas produzem novas gerações de estrelas, enquanto eles têm densa nuvens moleculares de hidrogênio interestelar em seus braços espirais. As galáxias elípticas já são em grande parte desprovida desse gás, e assim formar há novas estrelas. O fornecimento de material de formação de estrelas é finito; uma vez estrelas têm convertido a oferta disponível de hidrogênio em elementos mais pesados, formação de estrela nova chegará a um fim.
A era atual de formação de estrelas está prevista para continuar por até cem bilião anos, e, em seguida, a "idade estelar" irá acabar após cerca de 10 a 100 trillion anos (10 13 -10 14 anos), conforme o menor, longest- estrelas viviam em nosso astrosphere, pequenas anãs vermelhas , começam a desaparecer. No final da época estelar, galáxias será composta de objetos compactos: anãs marrons, anãs brancas que são de arrefecimento ou frio (" anãs negras "), estrelas de nêutrons e buracos negros . Eventualmente, como resultado do relaxamento gravitacional, todas as estrelas vão quer cair em buracos negros supermassivos centrais ou ser arremessado para o espaço intergaláctico, como resultado de colisões.
Estruturas de grande escala
Levantamentos do céu profundo mostrar que as galáxias são freqüentemente encontrados em relativamente estreita associação com outras galáxias. Galáxias solitários que não interagiram significativamente com outra galáxia de massa comparável nos últimos bilhões de anos são relativamente escassos. Apenas cerca de 5% das galáxias pesquisados foram encontrados para ser verdadeiramente isolado; no entanto, estas formações isoladas podem ter interagido e até mesmo se fundiu com outras galáxias no passado, e ainda pode ser orbitado por menores, galáxias satélites. Isolado galáxias podem produzir estrelas a uma taxa maior do que o normal, como o gás não está sendo retirado por outras galáxias próximas.
Em maior escala, o Universo está expandindo continuamente, resultando em um aumento médio na separação entre as galáxias individuais (ver a lei de Hubble ). Associações de galáxias pode superar essa expansão em escala local através de sua atração gravitacional mútua. Estas associações formadas no início do Universo, como aglomerados de matéria escura puxou seus respectivos galáxias juntas. Grupos nas proximidades mais tarde se fundiu para formar grupos de maior escala. Este processo em curso de fusão (bem como um influxo de gás infalling) aquece o gás inter-galáctica dentro de um cluster a temperaturas muito elevadas, atingindo 30-100 megakelvins . Cerca de 70-80% da massa de um conjunto é na forma de matéria escura, com 10-30% são constituídos por este gás aquecido e poucos por cento restantes da matéria sob a forma de galáxias.
A maioria das galáxias no Universo são gravitacionalmente ligadas a uma série de outras galáxias. Estes formam um fractal hierarquia -como de estruturas em cluster, com as menores tais associações sendo chamados grupos. Um grupo de galáxias é o tipo mais comum de aglomerado galáctico, e estas formações conter uma maioria das galáxias (bem como a maior parte da massa bariónica) no universo. Para permanecer gravitacionalmente ligadas a um desses grupos, cada galáxia membro deve ter uma velocidade suficientemente baixa para evitar que ele escape (ver teorema Virial). Se não houver insuficiente energia cinética , no entanto, o grupo pode evoluir para um menor número de galáxias por meio de fusões.
Estruturas maiores contendo vários milhares de galáxias embalado em uma área a poucos megaparsecs através são chamados clusters. Aglomerados de galáxias são muitas vezes dominado por uma única galáxia elíptica gigante, conhecida como a galáxia mais brilhante aglomerado, que, ao longo do tempo, tidally destrói as suas galáxias satélites e adiciona sua massa para o seu próprio.
Superaglomerados contêm dezenas de milhares de galáxias, que são encontrados em clusters, grupos e às vezes individualmente. Na escala superaglomerado , galáxias são organizados em folhas e filamentos que rodeiam vastos espaços vazios. Acima dessa escala, o Universo parece ser e isotrópico homogênea.
A Via Láctea é um membro de uma associação denominada de Grupo Local, um grupo relativamente pequeno de galáxias que tem um diâmetro de aproximadamente um megaparsec. A Via Láctea ea galáxia de Andrômeda são as duas galáxias mais brilhantes no seio do grupo; muitas das outras galáxias membros são companheiros anões destas duas galáxias. O grupo local em si é uma parte de uma estrutura de nuvem dentro do Superaglomerado de Virgem, uma grande estrutura, prolongado de grupos e aglomerados de galáxias centradas no aglomerado de Virgem.
Observação Multi-comprimento de onda
Depois foram encontrados a existir galáxias externas à Via Láctea, observações iniciais foram feitas principalmente usando a luz visível. A radiação pico da maioria das estrelas encontra-se aqui, portanto, a observação das estrelas que formam as galáxias tem sido um componente importante da astronomia óptica. Também é favorável uma porção do espectro de observação ionizado regiões H II , e para a análise da distribuição dos braços poeirentos.
O poeira presente no meio interestelar é opaco à luz visual. É mais transparente para infravermelho distante, que pode ser usado para observar as regiões do interior de nuvens moleculares gigantes e núcleos galácticos em grande detalhe. Infravermelho também é usado para observar distantes, vermelho-deslocado galáxias que se formaram muito mais cedo na história do universo. O vapor de água e dióxido de carbono absorver um número de partes úteis do espectro infravermelho, de modo de alta altitude ou telescópios espaciais são usados para a astronomia infravermelha.
O primeiro estudo não-visual de galáxias, em particular galáxias ativas, foi feita usando freqüências de rádio. A atmosfera é quase transparente de rádio entre 5 MHz e 30 GHz. (A sinais blocos ionosfera abaixo deste intervalo.) Grandes rádio interferómetros têm sido utilizados para mapear os jactos emitidos a partir de núcleos activos activas. telescópios de rádio também pode ser usada para observar hidrogénio neutro ( através 21 centímetros de radiação), incluindo, potencialmente, a matéria não-ionizada no início do Universo, que mais tarde entrou em colapso para formar galáxias.
Ultravioleta e telescópios de raios-X pode observar fenômenos galácticos altamente energéticos. Um alargamento ultravioleta foi observado quando uma estrela em uma galáxia distante foi dilacerado das forças de maré de um buraco negro. A distribuição de gás quente em aglomerados galácticos podem ser mapeados por raios-X. A existência de super-maciços buracos negros em núcleos de galáxias foi confirmada através de astronomia de raios-X.
