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Outras galáxias (II)
Vera Jatenco IAG/USP
AGA 210 – 2° semestre/2010
www.astro.iag.usp.br/~carciofi
Grupo Local Grupos de galáxias e grupos compactos Aglomerados de galáxias Super-aglomerados Filamentos e vazios Grande atrator Lentes gravitacionais Micro-lentes gravitacionais
Grupo Local em 3D
• Visualisação em 3D fixando a Via Láctea no centro.
Grupo Local • ~40 galáxias conhecidas • Diâmetro de ~2,4 Mpc • Massa total ~ 2,3×1012M.
Grupo Local
• 3 galáxias espirais.
Andrômeda (M31,NGC224) Triângulo (M33, NGC589)
Via Láctea
(a Lua está aqui para dar uma idéia do tamanho no céu)
Grupo Local: M31
• M31, galáxia de Andrômeda, em vários comprimentos de onda.
Raios-X (ROSAT) Ultravioleta (Galex) Visível (DSS)
Infravermelho (Spitzer) Rádio (Effesberg)
Grupo Local
• 3 galáxias espirais.
• A Galáxia e M31 juntas têm cerca de 1012M.
• A Galáxia e M31 têm aproximadamente a mesma massa. – M31 parece ser um pouco mais brilhante.
• M33, a 3a mais massiva, tem ~5×1010M.
• A soma de todas as outras galáxias juntas dá ~5×1010M.
o Grupo local é dominado pela Galáxia e por M31.
Grupo Local
• Duas subestruturas: – subgrupo da
Via Láctea.
– subgrupo de M31.
– poucas galáxias “soltas” pelo Grupo Local.
Grupo Local
Cetus
Sagitário anã irregular (SagDIG) • Galáxias anãs:
Grupo Local
Galáxia anã esferoidas de Sculptor
• Hoje conhecemos cerca de 38 galáxias anãs no Grupo Local. • Possivelmente existem muito mais. • Em 1944 só eram conhecidos 11 membros. • Desde 1999 já foram descobertas mais 7 galáxias anãs.
• O modelo cosmológico atual prevê a existência de várias centenas de galáxias anãs no Grupo Local:
– Será que existe tantas assim escondidas??
SagitárioDEG (anã elíptica)
Grupos de galáxias • Maior parte das galáxias se encontram em grupos. • Alguns grupos são “soltos” como o Grupo Local. • Outros são extremamente compactos.
– As galáxias praticamente se tocam.
Sexteto de Seyfert
Grupos de galáxias • Em um grupo
compacto, nem todas as galáxias estão lá...
– superposição.
• Dificuldade em se medir distâncias dentro do grupo.
• Quando as galáxias têm mais ou menos o mesma velocidade, há uma boa chance de que estejam unidas.
Quinteto de Stefan como nos o vemos
Galáxias à mesma distância.
Galáxias distantes uma das outras.
Grupos de galáxias • Quinteto de Stefan:
– mas só 4 galáxias fazem parte.
– A espiral abaixo está na frente, distante do grupo.
• Choque entre as galáxias provoca aquecimento do gás entre as galáxias (em verde).
Imagem composta: visível (Canárias) + infravermelho (Spitzer)
Grupos de galáxias • Grupos têm entre 1012 M (poucas galáxias) e
1014 M (muitas dezenas de galáxias).
Grupo Compacto de Hickson 87
Aglomerados de Galáxias • Massa entre 1014 M e 1015 M. • Diâmetro ~ 3 até 5 Mpc. • Contêm entre centenas a milhares de galáxias.
– Mas apenas ~ 7% das galáxias do universo estão em aglomerados.
Aglomerado de Coma Berenice, distância ~100 Mpc
Aglomerados de galáxias
• Composição em massa
Aglomerado de Coma
~ 3% galáxias (a maioria delas são elípticas)
~ 12% gás
~ 85% matéria escura
Aglomerados de galáxias • 6 vezes mais gás do que estrelas. • Muito quente: entre 107K e 108 K.
– mais ~10 vezes mais quente que o núcleo do Sol. • Muito rarefeito: ~ 1 átomo / litro.
– um litro de água tem ~ 1025 moléculas. – um litro de atmosfera em S.P. ~ 2×1022 moléculas. – um litro de atmosfera a 100km de altitude ~ 1017 moléculas. – um litro de meio interestelar ~ 1.000–100.000 átomos.
Espectro em raios-X com várias linhas de emissão do Ferro, Níquel, Cálcio, Silício, etc...
Aglomerados de galáxias
• Entre 1958 e 1989, George Abell fez um catálogo de mais de 4000 aglomerados ricos.
um aglomerado muito rico: Abell 1689 Telescópio Espacial Hubble
Aglomerados de galáxias
• O Aglomerado mais próximo está na constelação da Virgem, a 17 Mpc: é o centro do Super-aglomerado Local.
• O Grupo Local sente sua atração gravitacional.
Super-aglomerados de galáxias
Maiores estruturas, mas fora de equilíbrio!
• Dezenas de
aglomerados e
grupos.
• Dimensão típica ~ 30 Mpc.
• Massa entre
1016 e 1017 M.
Estrutura em grande escala
• Galáxias mais brilhantes no visível dentro de um raio de 200 Mpc.
r e g i ã o o b s c u r e c i d a p e l a V i a L á c t e a
Grande Atrator
• Concentração de massa, escondida pela Via Láctea. • Descoberto no final dos anos 1980:
– atrai galáxias próximas.
Nós estamos aqui
flechas indicam velocidade
Estrutura em grande escala
• Galáxias mais brilhantes no infravermelho. – coordenadas equatoriais.
Pavo-Indus
Virgo
Coma
Super-aglomerado de Shapley
Obscurecimento pela Galáxia
Você está���aqui
(imagem feita pelo���grupo 2dF, Austrália)
Fatia do universo
• Filamentos e vazios
Fatias do universo
• Mapeamento SDSS (Sloan Digital Sky Survey, EUA – www.sdss.org)
Fatia do universo
• Vôo virtual entre os filamentos e vazios. – 2dFGRS = 2 degree field galaxy redshift survey (Austrália)
www.mso.anu.edu.au/2dFGRS/
Simulação da estrutura do universo
Simulação do Millenium, V. Springel et al. 2005 (www.mpa-garching.mpg.de/galform/virgo/millennium)
A visualização em 3D da simulação do Milênio onde foi utilizado mais de
10 bilhões de partículas para traçar a evolução da distribuição da matéria em uma região cúbica do Universo
de mais de 2 bilhões de anos-luz de lado.
• O filme mostra uma jornada através do universo simulado. No caminho,
visitamos um rico aglomerado de galáxias e voamos em torno dele.
• Durante os dois minutos do filme, nós viajamos para uma distância que
a luz levaria mais de 2,4 bilhões de anos para chegar.
Simulação da estrutura do universo
Simulação do Millenium, V. Springel et al. 2005 (www.mpa-garching.mpg.de/galform/virgo/millennium)
Como medir a massa de uma galáxia ou aglomerado.
Lentes gravitacionais
• 1915: Relatividade Geral de A. Einstein: – Matéria e energia deformam o espaço-tempo – Espaço-tempo determina a trajetória da matéria e radiação.
• Astro em órbita de um corpo massivo:
Desvio gravitacional da luz • Previsão da Relatividade Geral: a trajetória da luz é
afetada pela presença de corpos massivos.
corpo massivo, por exemplo, uma estrela
posição real da estrela
posição aparente da estrela
• 1704: Newton sugere a ação da gravitação na luz.
• Final do Séc. XVIII, Laplace retoma esta sugestão.
Desvio gravitacional da luz • O desvio gravitacional poderia ser
observado durante um eclipse do Sol.
Terra Sol posição real da estrela
posição aparente da estrela
Lua
• Não, passa pela África do Sul. • Caminho mais curto: geodésica. • Geometria esférica (p.ex., globo terrestre), geodésica não é uma reta.
• Caminho mais curto entre SP e a Ilha da Reunião passa por Namíbia?
Desvio gravitacional da luz
• Trajetória do eclipse do Sol de 29/maio /1919.
• Desvio da posição real de uma estrela é observado de acordo com a previsão da relatividade.
• O efeito é muito pequeno, ~2 arcsec para estrelas atrás da borda do Sol.
ângulo de ~2″
Eclipse observado pela equipe de Eddington em Sobral, CE.
Anel de Einstein e imagens múltiplas
• Alinhamento não é perfeito, temos imagens múltiplas.
• Alinhamento é perfeito, temos anel de Einstein.
Objeto distante Lente (p.ex., galáxia) Observador (Terra)
objeto distante
Anel de Einstein
galáxia atuando como lente gravitacional
Terra
• Analisando as imagens formadas pela lente gravitacional, podemos deduzir a massa da lente.
Imagens múltiplas
• 4 imagens de um Quasar distante. A lente é uma galáxia espiral próxima.
Imagem do Telescópio Espacial Hubble
Anel de Einstein
• Anel de Einstein.
Imagem do Telescópio Espacial Hubble
Galáxia próxima agindo como lente.
• S1 = fonte; • M1 galáxia próxima (lente); • Cinza = imagem.
Aglomerados: “telescópio” gravitacional
• Com arcos gravitacionais, podemos medir a massa de aglomerados de galáxias. • Lentes gravitacionais amplificam a imagem de objetos distantes. • Galáxias extremamente distantes foram descobertas.
Cisalhamento gravitacional
• Determinar a distribuição de matéria no universo. • Imagens de galáxias distantes se alinham ao longo do campo
gravitacional.
S. Colombi, IAP
Micro lente gravitacional • Quando não conseguimos separar (i.e., resolver) as imagens
gravitacionais observamos a variação do brilho de uma estrela: – curva de luz.
• Objeto compacto pode ser uma anã marrom, uma estrela de nêutrons, um buraco negro, etc...
Micro lente gravitacional • Curvas de luz.
ampl
ifica
ção
dias dias
Micro lentes gravitacionais • Procura de objetos compactos no halo da galáxia.
– monitoramento de mais de 10 milhões de estrelas durante anos – projeto MACHOs (MAssive Compact Halo Objects).
• Procura de sistemas planetários. – Missão do satélite Corot.
• Dificuldade: o evento de micro lentes só ocorre (se ocorrer...) uma vez — não se repete.
campo na direção da Pequena Nuvem de Magalhães
Fim