Galáxias elípticas

  As galáxias elípticas são um tipo de galáxia que apresentam forma esférica ou elipsoidal, e não têm estrutura em forma de espiral. A grande maioria dessas galáxias têm pouco gás, pouca poeira e poucas estrelas jovens. De uma forma mais expressa elas se parecem muito com o núcleo e halo das galáxias espirais. Algumas são bem alongadas e outras bem achatadas se vistas da Terra.

  Embora pareçam simples acredita-se que galáxias elíticas sejam o resultado da complexa união de duas galáxias espirais.

   Cerca de um terço das galáxias são elípticas na sua forma. As galáxias elípticas têm dimensões variadas que vão desde galáxias anãs, muitas vezes difíceis de distinguir de enxames globulares, até galáxias gigantes como é o caso de M70, uma galáxia elíptica gigante na constelação da Virgem. 

   As elípticas gigantes são raras e exóticas, já as elípticas anãs são o tipo mais comum de galáxias.

   Devido a essas disparidades imensas de tamanho, as galáxias elípticas foram divididas em diversas classes morfológicas:

Galáxia elíptica gigante (cD)

Galáxia elíptica normal

Galáxia elíptica anã (dE's)

Galáxia esferoidal anã (dSph's)

Galáxia anã compacta azul (BCD's)

  As maiores destas galáxias elípticas podem ter  até 10 triliões de vezes a massa do Sol e ter cerca de 100 mil anos-luz de diâmetro, mas estas galáxias gigantes são raras. As mais comuns são as galáxias elípticas anãs que contêm poucos milhões de massas solares e têm apenas cerca de 6000 anos-luz de diâmetro.

   Por exemplo, a galáxia espiral nossa vizinha, a Galáxia de Andrómeda (M31), tem duas companheiras que são galáxias elípticas anãs.

  As galáxias elípticas apresentam forma esférica ou elipsoidal e não têm estrutura espiral. Normalmente a estrutura elipsoidal é tri-axial, o que significa que consoante a direção de onde seja observada, a galáxia elíptica terá para observadores colocados em locais diferentes do Universo aspetos diferentes. Assim, a mesma galáxia pode para um observador parecer esferoidal enquanto para outro colocado perpendicularmente noutra região do universo poderá parecer um elipsóide com uma grande excentricidade.

   Na definição das classes das galáxias elípticas considera-se obviamente o aspeto que estas têm quando vistas da Terra. Edwin Hubble dividiu as galáxias elíticas em 8 classes de E0 a E7 em função do grau de achatamento do elipsóide que é observável a partir da Terra.

   O achatamento que se pode observar nestas galáxias não é devido à rotação das mesmas, mas sim devido aos movimentos orbitais das estrelas no interior da galáxia. Sendo um aspeto dinâmico, é de esperar que o achamento vá variando numa escala temporal cósmica.

   As galáxias elípticas caracterizam-se também pela quase inexistência de estrelas jovens, gás e poeiras, pelo que deverão ser as estruturas galácticas mais antigas onde a formação estelar já está praticamente concluída. As estrelas normalmente são estrelas velhas com baixa metalicidade. Isto explica que a cor azulada com perfusões de vermelho características das regiões com estrelas jovens e formação estelar seja quase inexistente, sendo estas galáxias sempre amareladas.

Galáxias em espiral

   As galáxias espirais são assim denominadas devido à sua morfologia, quando vistas de "cima" apresentam uma clara estrutura em espiral em volta de um núcleo. Nos registos surgem como a tipologia de galáxia mais comum.

   As galáxias em espiral possuem estrelas jovens e velhas, sugerindo que não se formaram a partir de outra galáxia mais antiga ou de um antigo choque entre duas galáxias. No núcleo existe uma predominância de estrelas mais velhas e nos braços verifica-se uma maior atividade de formação estelar. Desta forma, os núcleos das galáxias espirais têm uma tonalidade mais laranja e os braços uma tonalidade mais azul.

   As galáxias espirais têm diâmetros que variam entre 20 mil anos-luz e mais de 100 mil anos-luz. Estima-se que suas massas variam de 10 biliões até 10 triliões de vezes a massa do Sol. A Via-láctea, onde se localiza o sistema solar, é uma galáxia espiral grande e massiva.

    O núcleo que normalmente representa o centro das galáxias espirais é constituído por um grande grupo de estrelas em grande proximidade. As estrelas são, na sua grande maioria, estrelas velhas e de pequenas dimensões. Existe pouca matéria interestelar e, consequentemente, não existem grandes áreas de formação estelar.

   No centro do núcleo galático, é frequente a existência de um ou mais buracos-negros. Em algumas galáxias espirais, os núcleos podem apresentar núcleos de formação estelar de grandes dimensões e apresentar significativas quantidades de estrelas com elevada metalicidade sugerindo que o processo de formação estelar é sustentado por processos ainda não compreendidos.

   Os braços das galáxias espirais são o resultado de compressões gravíticas da massa do disco galáctico. Essas compressões gravíticas provocam a forma espiralada visível quando observada "de cima".

   Nas galáxias em espiral, os braços têm a forma aproximada de espirais logarítmicas, um padrão que pode ser teoricamente demonstrado como resultado de uma perturbação numa massa de estrelas girando uniformemente. Como as estrelas, os braços espirais giram em torno do centro da galáxia, com uma velocidade angular constante. Acredita-se que os braços espirais sejam 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 modificada pela força gravitacional da maior densidade e a velocidade retorna ao normal depois que a estrela sai pelo outro lado do braço. Este efeito é similar a uma “onda” de desacelerações movendo-se ao longo de uma estrada cheia de carros em movimento. Os braços são visíveis porque a alta densidade facilita a formação de estrelas, portanto eles abrigam muitas estrelas jovens e brilhantes.

   A maioria das galáxias espirais possui uma faixa linear de estrelas em forma de barra que se estende para fora de cada lado do núcleo e depois se junta à estrutura do braço espiral. Na classificação de Hubble, elas são designadas por um SB, seguido de uma letra minúscula (a, b ou c) que indica a forma do braço espiral, da mesma forma como são nomeadas as galáxias espirais normais.

   Acredita-se que as barras sejam estruturas temporárias que podem ocorrer como resultado de uma onda de densidade irradiando-se para fora do núcleo, ou devido a uma interação de maré com outra galáxia. Muitas galáxias espirais barradas são ativas, possivelmente como resultado de gás sendo canalizado para o núcleo ao longo dos braços.

   A Via Láctea é uma grande galáxia espiral barrada em forma de disco, com cerca de 160 000 anos-luz de diâmetro. Ela contém cerca de 200 biliões de estrelas e tem uma massa total de 600 biliões de vezes a massa do Sol.

Evolução das galáxias

  Um bilião de anos após o início da formação de uma galáxia, as estruturas chave começam a aparecer. Formam-se aglomerados globulares, o buraco negro supermaciço central e um bolbo galáctico de estrelas pobres em metal. A criação de um buraco negro supermaciço parece deter um papel relevante de regular ativamente o crescimento de galáxias, por limitar a quantidade total de matéria acrescentada. Durante este período inicial, as galáxias passam por um grande aumento de formação de estrelas.

   Durante os dois biliões de anos seguintes, a matéria acumulada dispõe-se num disco galáctico. Uma galáxia continua a absorver matéria proveniente de nuvens de alta velocidade e de galáxias anãs ao longo da sua vida, (principalmente hidrogénio e hélio). O ciclo de nascimento e morte estelar aumenta lentamente a abundância de elementos pesados, permitindo então a formação de planetas.

   A evolução das galáxias pode ser afetada significativamente por interações e colisões. Junções de galáxias foram comuns na época inicial, e a maioria das galáxias tinha uma morfologia peculiar. Tendo em vista as distâncias entre as estrelas, a grande maioria dos sistemas estelares em galáxias que colidem não é afetada. Entretanto, a remoção gravitacional do gás e poeira interestelares que formam os braços espirais produz uma longa cadeia de estrelas conhecida como caudas de maré.

   Como exemplo de tais interações, a Via Láctea e a vizinha Galáxia de Andrómeda aproximam-se uma em direção à outra a cerca de 130 km/s e – dependendo dos movimentos laterais – as duas podem vir a colidir dentro de cinco a seis biliões de anos. Embora a Via Láctea nunca tenha colidido com uma galáxia tão grande quanto a de Andrómeda, há crescentes evidências de ela ter colidido no passado com galáxias anãs.

   Interações de grande escala como esta são raras. À medida que o tempo passa, as junções de sistemas do mesmo tormam-se menos comuns. A maioria das galáxias brilhantes permaneceu basicamente inalterada nos últimos biliões de anos, e a taxa global de formação de estrelas provavelmente teve seu pico há aproximadamente dez biliões de anos.

   Atualmente, a maior parte da formação de estrelas ocorre em galáxias menores, onde o gás frio não está esgotado. Galáxias espirais, como a Via Láctea, só produzem novas gerações de estrelas enquanto têm nuvens moleculares densas de hidrogénio interestelar nos seus braços em espiral. As galáxias elípticas já estão desprovidas deste gás, portanto não formam novas estrelas. O abastecimento deste material necessário para a formação de estrelas é finito; quando as estrelas tiverem convertido as reservas disponíveis de hidrogénio em elementos mais pesados, a formação de novas estrelas chegará ao fim.

   Acredita-se que a atual era de formação de estrelas vai continuar por mais cerca de cem biliões de anos, e então a “era estelar” se concluirá depois de cerca de dez triliões a cem triliões de anos, quando as pequenas anãs vermelhas, começarem a morrer. No final da era estelar, as galáxias serão compostas por objetos compactos: anãs marrons, anãs brancas que estão em arrefecimento ou frias (“anãs negras”), estrelas de neutrões e buracos negros. Por fim, como resultado do relaxamento gravitacional, todas as estrelas cairão nos buracos negros supermaciços ou serão arremessadas para o espaço intergaláctico, como resultado de colisões.

Como se formam as galáxias ?

   Os modelos cosmológicos atuais do início do universo são baseados na teoria do Big Bang. Cerca de 300 mil anos depois deste evento, átomos de hidrogénio e hélio começaram a formar-se, num evento chamado “recombinação”. Quase todo o hidrogénio era neutro (não ionizado) e rapidamente absorveu luz, e não se tinha formado ainda nenhuma estrela.

 Como resultado, este período foi chamado de “Eras Escuras”. Foi a partir de flutuações de densidade nesta matéria primordial que as estruturas maiores começaram a aparecer. Seguidamente, massas de matéria começaram a condensar-se dentro de halos de matéria escura fria. Estas estruturas primordiais acabaram por se transformar nas galáxias que vemos hoje.

   O processo detalhado pelo qual esta formação inicial de galáxias ocorreu é uma importante questão em aberto na astronomia. As teorias podem ser divididas em duas categorias: de cima para baixo e de baixo para cima.

   Nas teorias de cima para baixo (como o modelo de Eggen-Lynden-Bell-Sandage [ELS]), as protogaláxias formam-se num colapso simultâneo de larga escala com uma duração de cerca de cem milhões de anos.

   Nas teorias de baixo para cima (como o modelo de Searle-Zinn [SZ]), estruturas pequenas como os aglomerados globulares formam-se primeiro, e depois forma-se uma galáxia maior.

   Uma vez que as protogaláxias começaram a formar-se e contrair, as primeiras estrelas do halo apareceram dentro delas. Estas eram compostas quase inteiramente por hidrogénio e hélio, e podem ter sido massivas. Se isto aconteceu, essas estrelas enormes consumiram rapidamente as suas reservas de combustível tornando-se supernovas, libertando elementos pesados no meio interestelar. Esta primeira geração de estrelas reionizou o hidrogénio neutro circundante, criando bolhas de espaço em expansão, através das quais a luz poderia viajar facilmente.

O que é o Universo ?

O Universo é constituído de tudo o que existe fisicamente, a totalidade do espaço e tempo e todas as formas de matéria e energia. O termo Universo pode ser usado em sentidos contextuais ligeiramente diferentes, denotando conceitos como o cosmos, o mundo ou a natureza.

   A palavra Universo é geralmente definida como englobando tudo. Entretanto, usando uma definição alternativa, alguns cosmologistas têm especulado que o "Universo", composto do "espaço em expansão como o conhecemos", é somente um dos muitos "universos", interligados ou não. Observações de partes antigas do universo (que se situam muito afastadas de nós) sugerem que o Universo vem sendo regido pelas mesmas leis físicas e constantes durante a maior parte de sua extensão e história. No entanto, na teoria da bolha, pode haver uma infinidade de "universos" criados de várias maneiras, e talvez cada um com diferentes constantes físicas.

   Acredita-se que o Universo teve a sua origem à cerca de 15 mil milhões de anos atrás, como resultado de uma grande explosão a que se denominou Big-Bang.

   Existe um número variado de objetos celestes conhecidos, no nosso Universo.

   As unidades estruturais do universo são as galáxias, formadas à cerca de 12 mil milhões de anos.

 Para além das galáxias, podemos observar também:

Nebulosas difusas e Nebulosas planetárias   

Anãs castanhas

Estrelas

Supernovas

Quasares

Buracos negros

Cometas

Planetas

Luas 

Etc...

Interação de galáxias

   A separação média entre galáxias dentro de um aglomerado é de pouco mais de uma ordem de grandeza maior do que o seu diâmetro. Logo, as interações entre essas galáxias são relativamente frequentes e têm um papel importante na sua evolução. Pequenas distâncias entre galáxias resultam em deformações devido a interações de maré e podem causar trocas de gás e poeira.

   As colisões ocorrem quando duas galáxias passam diretamente uma através da outra e têm suficiente momento relativo para não se juntarem. As estrelas dentro dessas galáxias que interagem tipicamente passam diretamente sem colidirem, entretanto o gás e a poeira dentro das duas formas vão interagir.

   Isto pode aumentar a taxa de formação de estrelas, na medida em que o meio interestelar é rompido e comprimido. Uma colisão pode distorcer severamente a forma de uma ou de ambas as galáxias, formando barras, anéis ou estruturas similares a caudas.

   No extremo das interações estão as junções de galáxias. Neste caso, o momento relativo das duas galáxias é insuficiente para permitir que passem uma dentro da outra. Em vez disso, elas gradualmente se juntam para formar uma única galáxia maior. As junções podem resultar em mudanças significativas da morfologia, se comparada às das galáxias originais.

   Quando uma das galáxias tem massa muito maior, entretanto, o resultado é conhecido como canibalismo. Neste caso, a galáxia maior permanece relativamente inalterada pela junção, enquanto a menor é rasgada em pedaços. 

   A Via Láctea está atualmente no processo de canibalizar a Galáxia Anã Elíptica de Sagitário e a Galáxia Anã do Cão Maior.

Que tipos de galáxias existem ?

 Existem três tipos de galáxias:

Galáxias em espiral.

Galáxias elípticas ou elíticas.

Galáxias irregulares.

  Uma forma comum é a galáxia elítica, que tem um perfil de luminosidade em forma de elipse. As galáxias em espiral têm a forma de um disco, com braços curvos. Aquelas com formas irregulares ou não usuais são conhecidas como galáxias irregulares, originando-se tipicamente da disrupção pela atração gravitacional de galáxias vizinhas.

   Existem provavelmente mais de 170 biliões de galáxias no universo observável. A maioria delas possuem entre 3200 a 320 000 anos-luz de diâmetro e são separadas por distâncias da ordem de milhões de anos-luz. O espaço intergaláctico é preenchido com um gás ténue com uma densidade média de menos de um átomo por metro cúbico. A maior parte das galáxias está organizada numa hierarquia de associações conhecidas como grupos e aglomerados (enxames), os quais, por sua vez, formam superaglomerados maiores (superenxames de galáxias). Numa escala maior, essas associações são geralmente organizadas em filamentos e muralhas, que são circundados por vazios imensos.

O que é uma galáxia ?

   Uma galáxia é um grande sistema, gravitacionalmente ligado, que é constituído por estrelas, remanescentes de estrelas, um meio interestelar de gases e poeiras e um importante mas insuficientemente conhecido componente apelidado de matéria escura. A palavra “galáxia” deriva do grego "galaxias", literalmente "leitoso", numa referência à nossa galáxia, a Via Láctea. Exemplos de galáxias variam desde as anãs, que podem ter até 10 milhões de estrelas, até às gigantes com cerca de 100 triliões de estrelas, todas orbitando o centro de massa da galáxia.

   As galáxias contêm quantidades variadas de sistemas e aglomerados estelares e de tipos de nuvens interestelares. Entre esses objetos existe um meio interestelar de gás, poeira e raios cósmicos. A matéria escura parece corresponder a cerca de 90% da massa da maioria das galáxias. Alguns dados resultantes de observações efetuadas sugerem que podem existir buracos negros supermaciços no centro de muitas, ou mesmo de todas as galáxias. Acredita-se que eles sejam o impulsionador principal dos núcleos galácticos ativos – região compacta no centro de algumas galáxias que tem uma luminosidade muito maior do que a normal. A Via Láctea parece possuir pelo menos um desses objetos.

As galáxias foram historicamente classificadas segundo sua forma aparente, usualmente referida como sua morfologia visual.

Teoria do Big Bang

    A proposta do Big Bang (ou Grande explosão) foi feita inicialmente pelo padre e cosmólogo belga Georges Lemaître (1894-1966), quando expôs uma teoria que afirmava um início repentino para o universo.

   No entanto, com o passar do tempo a hipótese do cosmólogo belga começou a tomar forma quando em 1929 as linhas espectrais da luz das galáxias observadas no observatório de Monte Palomar por Milton La Salle Humason começaram a revelar um afastamento progressivo para as galáxias mais distantes, com características de uma dilatação universal.


   Traduzida em números esta descoberta permitiu ao astrónomo Edwin Hubble encaixar uma progressão aritmética que mais tarde foi chamada de Constante de Hubble. Até hoje essa proporção aritmética é a régua cósmica, instrumento indispensável para confirmação das teorias de astrónomos e cosmólogos do mundo inteiro.

  Atualmente, a teoria que explica a origem do Universo, com maior aceitação por parte da comunidade científica (alguns cientístas já não concordam com esta teoria) é a chamada teoria do Big-Bang.

   O Big-Bang, ou grande explosão terá ocorrido há cerda de 15 mil milhões (15 000 000 000) de anos.

   Logo após a explosão, a temperaturas muito elevadas, a matéria iniciou o seu arrefecimento e começou a expandir-se. A partir de núvens de gás hidrogénio e poeira, formaram-se, ao longo de milhões e milhões de anos, as galáxias, as estrelas, os planetas, as suas luas e muitos outros corpos celestes.

   Acredita-se que o Universo continua em expansão, e algumas observações confirmam esta hipótese.

Como irá então evoluir o Universo?

Existem duas hipóteses:

A primeira, designada como teoria da expansão, defende que o Universo continuará para sempre em expansão, tornando-se num local frio e desolador.

A outra hipótese é chamada de teoria do Universo Oscilatório e defende que, em determinada altura, o Universo vai parar de se expandir e inicia-se uma contracção, que é por vezes chamada de Big-Crunch, no fim da qual se dará um novo Big-Bang, num ciclo interminável.

A origem do Universo - Teoria do Big Bang

A proposta do Big Bang (ou Grande explosão) foi feita inicialmente pelo padre e cosmólogo belga Georges Lemaître (1894-1966), quando expôs uma teoria que afirmava um início repentino para o universo.

No entanto, com o passar do tempo a hipótese do cosmólogo belga começou a tomar forma quando em 1929 as linhas espectrais da luz das galáxias observadas no observatório de Monte Palomar por Milton La Salle Humason começaram a revelar um afastamento progressivo para as galáxias mais distantes, com características de uma dilatação universal.

Traduzida em números esta descoberta permitiu ao astrónomo Edwin Hubble encaixar uma progressão aritmética que mais tarde foi chamada de Constante de Hubble. Até hoje essa proporção aritmética é a régua cósmica, instrumento indispensável para confirmação das teorias de astrónomos e cosmólogos do mundo inteiro.

O Big - Bang


Actualmente, a teoria que explica a origem do Universo, com maior aceitação por parte da comunidade científica (alguns cientístas já não concordam com esta teoria) é a chamada teoria do Big-Bang.

O Big-Bang, ou grande explosão terá ocorrido há cerda de 15 mil milhões (15 000 000 000) de anos.

Logo após a explosão, a temperaturas muito elevadas, a matéria iniciou o seu arrefecimento e começou a expandir-se. A partir de núvens de gás hidrogénio e poeira, formaram-se, ao longo de milhões e milhões de anos, as galáxias, as estrelas, os planetas, as suas luas e muitos outros corpos celestes.

Acredita-se que o Universo continua em expansão, e algumas observações confirmam esta hipótese.


Como irá então evoluir o Universo ?

Existem duas hipóteses:

A primeira, designada como teoria da expansão, defende que o Universo continuará para sempre em expansão, tornando-se num local frio e desolador.

A outra hipótese é chamada de teoria do Universo Oscilatório e defende que, em determinada altura, o Universo vai parar de se expandir e inicia-se uma contracção, que é por vezes chamada de Big-Crunch, no fim da qual se dará um novo Big-Bang, num ciclo interminável.

Podes assistir a um video em:

http://www.explicatorium.com/CFQ7-Big-Bang.php