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