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28: A evolução e distribuição das galáxias

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    Como e quando galáxias como a nossa Via Láctea se formaram? O que se formou primeiro: estrelas ou galáxias? Podemos ver evidências diretas das mudanças que as galáxias sofrem ao longo de suas vidas? Em caso afirmativo, o que determina se uma galáxia “crescerá” em espiral ou elíptica? E qual é o papel da “natureza versus criação”? Ou seja, quanto do desenvolvimento de uma galáxia é determinado pela aparência dela quando nasce e quanto é influenciado por seu ambiente?

    Os astrônomos de hoje têm as ferramentas necessárias para explorar o universo quase desde a época em que ele começou. Os enormes novos telescópios e detectores sensíveis construídos nas últimas décadas possibilitam a obtenção de imagens e espectros de galáxias tão distantes que sua luz viajou até nós por mais de 13 bilhões de anos — mais de 90% do caminho de volta ao Big Bang: podemos usar a velocidade finita da luz e a vasto tamanho do universo como uma máquina do tempo cósmica para observar como as galáxias se formaram e evoluíram ao longo do tempo. Estudar galáxias tão distantes em qualquer detalhe é sempre um grande desafio, principalmente porque sua distância faz com que pareçam muito fracas. No entanto, os grandes telescópios atuais no solo e no espaço estão finalmente tornando essa tarefa possível.

    • 28.1: Observações de galáxias distantes
      Quando olhamos para galáxias distantes, estamos olhando para trás no tempo. Agora vimos as galáxias como eram quando o universo tinha cerca de 500 milhões de anos — apenas cerca de cinco por cento da idade atual. O universo agora tem 13,8 bilhões de anos. A cor de uma galáxia é um indicador da idade das estrelas que a povoam. As galáxias azuis devem conter muitas estrelas jovens, quentes e massivas. As galáxias que contêm apenas estrelas antigas tendem a ser vermelho-amareladas.
    • 28.2: Fusões de galáxias e núcleos galácticos ativos
      Quando galáxias de tamanho comparável colidem e se unem, chamamos isso de fusão, mas quando uma pequena galáxia é engolida por uma muito maior, usamos o termo canibalismo galáctico. As colisões desempenham um papel importante na evolução das galáxias. Se a colisão envolver pelo menos uma galáxia rica em matéria interestelar, a compressão resultante do gás resultará em uma explosão de formação estelar, levando a uma galáxia estelar explosiva. As fusões eram muito mais comuns quando o universo era jovem.
    • 28.3: A distribuição das galáxias no espaço
      Contagens de galáxias em várias direções estabelecem que o universo em grande escala é homogêneo e isotrópico (o mesmo em todos os lugares e o mesmo em todas as direções, exceto as mudanças evolutivas com o tempo). A semelhança do universo em todos os lugares é chamada de princípio cosmológico. As galáxias estão agrupadas em aglomerados. A Via Láctea é membro do Grupo Local, que contém pelo menos 54 galáxias membros.
    • 28.4: O desafio da matéria escura
      As estrelas se movem muito mais rápido em suas órbitas ao redor dos centros das galáxias e galáxias ao redor dos centros de aglomerados de galáxias, do que deveriam, de acordo com a gravidade de toda a matéria luminosa (estrelas, gás e poeira) que os astrônomos conseguem detectar. Essa discrepância implica que galáxias e aglomerados de galáxias são dominados pela matéria escura em vez da matéria luminosa normal. A lente gravitacional e a radiação de raios-X de aglomerados massivos de galáxias confirmam a presença de matéria escura.
    • 28.5: A formação e evolução de galáxias e estruturas no universo
      Inicialmente, a matéria luminosa e escura no universo era distribuída quase — mas não totalmente — uniformemente. O desafio das teorias de formação de galáxias é mostrar como essa distribuição “não muito” suave da matéria desenvolveu as estruturas — galáxias e aglomerados de galáxias — que vemos hoje. É provável que a distribuição filamentar de galáxias e vazios tenha sido construída quase no início, antes de estrelas e galáxias começarem a se formar.
    • 28.E: A evolução e distribuição de galáxias (exercícios)

    Miniatura: Colisões e fusões de galáxias influenciam fortemente sua evolução. Esta imagem mostra as regiões internas dessas duas galáxias, obtidas pelo Telescópio Espacial Hubble. Os núcleos das galáxias gêmeas são as bolhas alaranjadas no canto inferior esquerdo e no canto superior direito do centro da imagem. Observe as faixas escuras de poeira cruzando em frente às regiões claras. Os aglomerados estelares em rosa e azul brilhantes são o resultado de uma explosão de formação estelar estimulada pela colisão. (direito de crédito: modificação do trabalho da NASA, ESA e da Hubble Heritage Team (STSCI/Aura) -ESA/Hubble Collaboration).