La fauna galáctica y cosmología

Transcripción

1 La fauna galáctica y cosmología

2 Diapasón de Hubble Espirales Elípticas Espirales barradas Lenticulares Irregulares Ir Clasificación morfológica ideada por Hubble (1926)

3 Elípticas y lenticulares se dicen tipos tempranos, mientras que irregulares y espirales se dicen tipos tardíos. Esto no hace referencia a evolución, sino a su posición en el diagrama, cosa que ya suponía Hubble. De hecho las galaxias predominantes en el Universo temprano son las espirales y las irregulares, mientras que en el Universo actual van en aumento las elípticas (mergers) y las lenticulares (mergers o evolución de espirales).

4 Dentro de las diferentes morfologías encontramos galaxias de diferentes masas y dimensiones: enanas, medias y gigantes.

5 Galaxias Elípticas ESO 325-G004, en Abell 0740, a 450 millones de años luz (Centauro)

6 Con morfología esférica elíptica. Predominan las estrellas viejas, enanas rojas, que les confieren un tono amarillento - rojizo característico. Apenas presentan gas y polvo, y por lo tanto la formación estelar es muy baja. En ellas tuvo que ocurrir formación estelar muy intensa en las primeras etapas de su vida. Sus características cinemáticas son similares a las del bulbo de las galaxias espirales.

7 Es la morfología que presenta mayores variaciones en masa y tamaño. Desde 10 Kpc a 100 Kpc y desde 10 6 M o a M o. La Vía Láctea tiene un diámetro de unos 30 Kpc y una masa de M o Las enanas tienen características similares a los cúmulos globulares, aunque con presencia de materia oscura, no presente en los globulares.

8 Hoy en día pensamos que las galaxias medias y gigantes de morfología elíptica tienen su origen en procesos de merger (colisión) de dos o más galaxias.

9 Galaxias Lenticulares NGC 2787

10 Tienen un disco sin presencia de brazos espirales y un prominente bulbo central. Tienen poco polvo y gas, mucho menos que las espirales, pero más que las elípticas. Formación estelar muy baja. Algunas presentan una barra central. Según el punto de vista pueden confundirse con elípticas.

11 El origen de esta morfología tampoco está claro... Puede tratarse de un estado posterior a las espirales, en las que hayan desaparecido los brazos. Ahora bien, suelen tener un brillo superficial superior al de las espirales, lo que deja en mal lugar la hipótesis anterior. Tal vez esta morfología, como la elíptica, sea resultado de mergers.

12 Galaxias Espirales M51

13 Forma de disco plano, con presencia de brazos espirales y un bulbo central. Presente también un halo exterior con estrellas y cúmulos globulares. Abundante gas y polvo (y formación estelar) en los brazos. Típicamente con un color azulado debido a las estrellas jóvenes y luminosas. Los brazos espirales son ondas de densidad, perturbaciones creadas por galaxias compañeras o su propia masa. Estructuras similares se observan en los anillos de Saturno, perturbaciones inducidas por los satélites más internos del planeta.

14

15 Tipos Sa y SBa: brazos apretados en torno a un núcleo prominente. M94 (Sa)

16 Tipos Sa y SBa: brazos apretados en torno a núcleo prominente. NGC 1300 (SBa) 2/3 de las espirales son SB (barradas). La barra podría deberse a ondas de densidad para luego decaer a espirales sin barra. Fuerte formación estelar en ella.

17 Tipos Sb y SBb: brazos menos apretados, núcleo menos prominente. M81 (Sb)

18 Tipos Sb y SBb: brazos menos apretados, núcleo menos prominente. La Vía Láctea es una SBb. NGC 3351 (SBb)

19 Tipos Sc y SBc: brazos aun menos apretados, núcleo aun menos prominente. M 51 (Sc)

20 Tipos Sc y SBc: brazos aun menos apretados, núcleo aun menos prominente. NGC 1365 (SBc)

21 Galaxias Irregulares M82

22 Se trata de galaxias sin morfología definida que no ocupan un lugar concreto en el diapasón de Hubble. Abundante gas y polvo y formación estelar. Enana de Sagitario

23 Se establece una distinción entre irregulares que exhiben cierta estructura espiral (las Ir I, como la NGM que de hecho tiene la clasificación de Sm, espiral magallánica en Vaucouleurs), y las que no (Ir II). NGM, IrII

24 En nuestra galaxia, si una estrella fuera una esfera de un metro de diámetro, otra estrella situada a 10 años luz sería otra esfera similar situada a 68 millones de kilómetros Esa relación para las galaxias es mucho más razonable; si nuestra Vía Láctea tuviera un 1 metro de diámetro, la galaxia de Andrómeda sería otro objeto similar situado a unos 20 metros. Dados sus tamaños relativos, son frecuentes los procesos de colisión entre galaxias. Si tras la colisión vuelven a separarse pueden formarse galaxias peculiares, como las de anillo.

25 Galaxia AM

26 Galaxia de Hoag (Serpens Caput)

27 Si tras la colisión ambas galaxias se fusionan se origina un merger NGC 4676 (Coma Berenice)

28 En los mergers las estrellas de ambas galaxias no colisionan, pero las nubes moleculares sí. Esto provoca fuertes brotes de formación estelar. Las Antenas (Cuervo)

29 Hay ciertas galaxias anormalmente brillantes. Son las conocidas como AGNs (Active Galaxy Nucleus). Las hay de muchos tipos: radiogalaxias, galaxias Seyfert, blazars, starburst pero las más populares son los cuasares.

30 Durante los años 60 fueron encontradas y catalogadas muchas radiofuentes en los proyectos de búsqueda de Cambridge. Al poco, las contrapartidas ópticas de algunas de esas radiofuentes fueron detectadas (proceso complicado, por otra parte ). Para ello se hizo uso de ocultaciones lunares, por ejemplo. En aquellas primeras observaciones ópticas se mostraban como fuentes puntuales. Se encontró que estos objetos exhibían espectros muy peculiares, diferentes a cualquier cosa observada hasta entonces. Se les bautizó como QSOs (cuasi stellar radio sources).

31 Se cayó en la cuenta de que estos espectros peculiares realmente presentaban grandes corrimientos al rojo. Esto se pudo hacer identificando ciertas líneas conocidas muy desplazadas. Además también aparecían otras líneas peculiares, como el bosque de Lyman. Lyman alfa, que se encuentra en el UV (121 6 nm, aparece desplazada hasta los 900 nm para algunos de estos objetos, en el IR!).

32 Ahora bien, esos corrimientos al rojo son tan altos que indican velocidades de alejamiento del 37% de la velocidad de la luz, en el caso 3C 48, o de km/s en el caso de 3C 273. Una velocidad de alejamiento tan alta sólo era explicable por la expansión del Universo, el corrimiento al rojo cosmológico. Pero entonces esos objetos debían estar a miles de millones de años luz, y a esas distancias no tendrían que observarse tan brillantes si fueran galaxias normales. Su luminosidad tendría que ser miles de veces superior a la de nuestra Vía Láctea!!!!!

33 3C 273, por ejemplo, es un cuasar situado en Virgo con una magnitud aparente de 12 9, al alcance de un telescopio de aficionado. Dista de nosotros unos millones de años luz, de donde se deduce que su Magnitud absoluta es M= -27. El equivalente a unas 100 veces la luminosidad de la Vía Láctea.

34 Otra posibilidad es que estos objetos estuvieran mucho más cerca, en nuestra galaxia, lo que resuelve el misterio de la luminosidad. Ahora bien, esto fue rápidamente desechado ya que no hay ningún mecanismo por el que un objeto pueda moverse a esas velocidades en el seno de la Vía Láctea.

35 Estudios posteriores desvelaron que estas fuentes estaban claramente asociadas a galaxias huéspedes. Su origen extragaláctico quedó demostrado. Además son más numerosos cuanto más lejos se observe (más cuanto mayor corrimiento al rojo). Hoy en día conocemos más de cuasares, que distan entre 600 y millones de años luz, la mayoría situados a más de millones de años luz.

36 Otra pista: los cuasares exhiben variabilidad muy rápida, de días o incluso horas. Esto pone una cota al volumen dentro del cual se está produciendo el fenómeno. Del orden del tamaño del Sistema Solar. BL Lac

37 Hoy sabemos que en los núcleos galácticos hay agujeros negros supermasivos...

38 En etapas tempranas del Universo, cuando la formación estelar era muy intensa y las galaxias mucho más ricas en gas y polvo, estos agujeros negros supermasivos estarían activos. Esto quiere decir que en torno a estos agujeros negros supermasivos se desarrollarían discos de acreción de material. Estos discos podrían explicar la luminosidad de los cuasares.

39 Un cuásar normal transforma en energía unas diez masas solares por año en su disco de acrección. El cuasar más luminoso conocido hace lo propio con 1000 masas solares al año (unas 600 veces la masa de la Tierra al minuto). Su luminosidad varía también según la orientación de sus jets polares con respecto a nuestra visual.

40 Del espectro de un cuasar podemos deducir cosas muy interesantes. Por ejemplo, del ensanchamiento de las líneas podemos deducir las velocidades en el disco de acreción, y de esas velocidades estimar la masa de los agujeros negros. Obtenemos masas de entre 10 6 y 10 9 masas solares.

41 Nuestra galaxia (y en general, galaxias próximas) la vemos tal y como es el Universo en la actualidad, cuando ya ha pasado la etapa de los cuásares. El agujero negro central de nuestra galaxia (Sagitario A) está inactivo. Han sido identificados también agujeros negros masivos inactivos en el seno de algunas galaxias próximas.