26
dez
10

Evolução Secular das galáxias

O artigo a seguir fala de uma outra teoria para a formação das galáxias. Foi elaborado a partir do artigo publicado pela Universe Today

no link http://www.universetoday.com/81814/astronomy-without-a-telescope-secular-evolution/

e no paper de Zhang e Buta

no link Density-Wave Induced Morphological Transformation of Galaxies along the Hubble Sequence.

Há um outro post neste blog sobre formação de galáxias: https://teacherdeniseselmo.wordpress.com/2010/02/09/formacao-de-galaxias/

NGC 4321 onde ondas de densidade foram estudadas. Como na maioria das espirais,os braços da espiral são na verdade ondas de densidade. Forças de arraste produzidas por essas ondas poderiam levar à evolução secular das galáxias. Credit: NASA-HST.

O modelo tradicional de evolução das galáxias estabelece que você começa com galáxias espirais – que podem crescer em tamanho ao digerir outras galáxias menores anãs – mas mantendo sua forma espiral relativamente estável. Apenas quando essas galáxias colidem com outras de tamanho similar é que começa a surgir uma forma irregular como um “desastre de trem”, que ao final se acomoda como uma espiral elíptica – cheia de estrelas traçando trajetórias orbitais aleatórias ao invés de mover-se no mesmo estreito plano orbital que se observa nos discos galácticos achatados de uma galáxia espiral.

Galáxias se fundindo e adquirindo forma irregularCrédito: Nasa/Hubble

O conceito de evolução galáctica secular desafia essa noção – entendendo-se aqui “secular” como separado ou isolado. Teorias de evolução secular propõe que as galáxias evoluem naturalmente ao longo da Sequência de Hubble (de espiral a elíptica), sem fusões ou colisões que necessariamente levem a uma alteração em suas formas.

Embora esteja claro qua galáxias colidem – gerando as muitas galáxias irregulares que podemos observar, é concebível que a forma de uma galáxia espiral isolada possa evoluir (ou talvez se degenerar) para uma galáxia elíptica de forma mais amorfa, se ela possuir um mecanismo que transfira o momento angular para fora.

O disco achatado de uma galáxia espiral padrão resulta de sua rotação – presumidamente adquirida em sua formação inicial. A rotação naturalmente fará com que uma massa agregada passe a adotar uma forma de disco – assim como a massa de pizza girada no ar formará um disco. O princípio da conservação do momento angular sugere que a forma de disco se sustentará indefinidamente a menos que a galáxia, de alguma forma perca seu spin. Isso pode acontecer por meio de uma colisão, ou por outro lado, por transferência de matéria, e portanto de momento angular para fora – como na analogia de patinadores que abrem seus braços para tornar seu spin mais lento.

Ondas de densidade podem ser significantes aqui. Os braços de espirais comumente vistos em discos galácticos não são estruturas estáticas, mas sim as ondas de densidade que causam uma acumulação temporária de estrelas que as orbitam. Estas ondas de densidade podem ser o resultado das ressonâncias orbitais geradas entre as estrelas individuais do disco.

Crédito imagem:Naval Research Laboratory/SINGS.

Sugere-se que uma onda de densidade representa um choque não colisional, que tem um efeito de amortecimento na rotação do disco. No entanto, uma vez que o disco é só trava em relação a si mesmo, o momento angular ainda tem de ser conservado dentro deste sistema isolado.

Um disco galáctico tem um raio de corrotação – um ponto onde as estrelas giram na mesma velocidade orbital que a onda de densidade (ou seja, um braço espiral percebido) girar. Dentro deste raio, as estrelas se movem mais rápido do que a onda de densidade – enquanto fora do raio, as estrelas se movem mais lentamente do que a onda de densidade.

Isto pode contribuir para a forma espiral da onda de densidade – bem como oferecer um mecanismo para a transferência para o exterior do momento angular. Dentro do raio de corrotação, as estrelas desistem do momento angular em favor da onda de densidade à medida que avançam com ela – e, portanto, empurram a onda para a frente. Fora do raio de corrotação, a onda de densidade é arrastada por um campo de estrelas se movendo mais lentamente – desistindo do momento angular delas à medida que o faz .

Estudo das ondas de densidade em ngc 4321. Os círculos demarcam as 4 regiões de corrotação na barra e nos braços da espiral. Crédito imagem:Naval Research Laboratory/SINGS.

O resultado é que as estrelas exteriores são arremessadas para regiões ainda mais externas onde elas poderiam adotar órbitas mais aleatórias – em vez de serem obrigadas a obedecer ao plano orbital médio da galáxia. Desta forma, uma galáxia espiral com uma rotação rápida firmemente associada pode evoluir gradualmente para uma forma elíptica mais amorfa.

Abaixo um vídeo mostrando a formação das ondas de densidade.


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