Confraternizações entre galáxias - Parte 1 - Queimando Neurônios - Impulsionando Sinapses
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Confraternizações entre galáxias - Parte 1

Que tal descobrir como as galáxias interagem no Universo? Descubra os aglomerados!

Em meu primeiro post no site, passei uma receita de como fazer uma galáxia, imagino que muitos de vocês tentaram a reproduzir, e é certo que muitos chegaram a bons resultados, significa então que agora existem diversas galáxias por aí aptas a habitarem o espaço junto à outras. Fiquem sabendo que galáxias são de fato muito sociáveis, e como de praxe, pretendo explicar como ocorrem estas interessantíssimas interações.
Aglomerados de galáxias - Parte 1 - QN : Queimando Neurônios
Começaremos então por suas reuniões:

Os Aglomerados

Galáxias não são distribuídas uniformemente pelo universo, estas são comumente encontradas agrupadas em aglomerados, onde se mantém unidas pela força gravitacional.

Origem dos Aglomerados

Em observações do espaço, especialmente as mais atuais, é possível notar que a matéria se concentra em estruturas semelhantes a filamentos e muros, nestes filamentos são encontradas regiões de maior densidade e nestas regiões se localizam os tais aglomerados, mas porquê?

A organização destes filamentos pode ser compreendida baseando-se na tese da instabilidade gravitacional proposta por Lemaître e apoiada por James Jeans. Nesta é sugerido que a matéria em nosso universo não está distribuída homogeneamente em função da instabilidade gravitacional gerada nos primeiros minutos do surgimento do universo. Assim haveriam regiões de densidades divergentes, ‘médias e normais’, e com o passar do tempo as regiões normais tenderiam a ficar cada vez mais densas, assim se formariam os tais filamentos com regiões mais densas onde posteriormente seriam formadas galáxias e aglomerados.

Aglomerados de galáxias - Parte 1 - QN : Queimando Neurônios
Modelo que demonstra o processo de formação dos filamentos e aglomerados.
Link com vídeo demonstrando estes filamentos: Structure Universe

Estrutura em Grande Escala

Estas estruturas são como mapas com a localização de aglomerados em regiões do espaço, nelas podemos ver na prática os filamentos e muros explicados, além de vazios que ficam entre estes superaglomerados,

Aglomerados de galáxias - Parte 1 - QN : Queimando Neurônios
Exemplo de mapa com vista panorâmica de aglomerados próximos, a Via Láctea se encontra ao centro. Azul = estruturas próximas, Verdes = moderadamente distantes, Vermelho =  mais distantes 

Classificação dos Aglomerados

Existem diversas classificações para aglomerados, em antigas eram observadas a distribuição das galáxias mais brilhantes, a quantidade de galáxias ou riqueza do aglomerado e também a divergência de magnitude das galáxias mais brilhantes. Já em classificações mais atuais, são observadas a velocidade das galáxias dentro do aglomerado e também a emissão de radiação provinda destas, medida por raio-X.
Mas seguindo a classificação mais difundida e popular, os aglomerados são medidos segundo sua riqueza, ou seja, medidos a partir da quantidade de galáxias que apresentam. Sendo classificados hierarquicamente em 3 tipos:

Grupos ou aglomerados pobres
  • São pequenas agregações constituídas por poucas unidades ou dezenas de galáxias, chegando normalmente ao total de 50 galáxias.
  • São as estruturas mais populares, contendo aproximadamente 50% da população de galáxias do universo.
  • São ricas em galáxias irregulares e espirais, onde a maioria são anãs com baixa luminosidade e geralmente a galáxia mais brilhante é espiral.
  • A velocidade de movimento das galáxias fica entre 200 km/s o que contribui para a fusão das mesmas.
  • Tamanho de 1 à 10 Mpc de diametro
  • Massa de 1e+12 a > 1e+15 massas solares.
  • Separação das galáxias de 10 à 50 Mpc.
Obs: em algumas fontes, grupos e aglomerados pobres são categorizados de forma divergente.

Se dividem em duas subcategorias, sendo:

Grupos Soltos: Nestes as galáxias se encontram separadas por distâncias maiores que seus próprios comprimentos.

Aglomerados de galáxias - Parte 1 - QN : Queimando Neurônios
Leo Triplet.
Grupos Compactos: Nestes as galáxias se encontram separadas em distâncias não muito maiores que seus próprios comprimentos, o que facilita a fusão entre elas.


Aglomerados de galáxias - Parte 1 - QN : Queimando Neurônios
Stephen´s Quintet, exemplo de grupo compacto encontrado no catálogo de Paul Hickson.
Cluster, cúmulos ou aglomerados ricos:
  • Nestes são encontradas centenas à milhares de galáxias. 
  • A população é formada principalmente por galáxias primitivas (elípticas e S0). Geralmente a galáxia mais brilhante é elíptica.
  • A velocidade das galáxias fica entre 500 km/s o que torna as colisões mais comuns.
  • Tamanho, massa e separação semelhantes à grupos.
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Fornax Cluster, podemos observar a diferença de riqueza entre este aglomerado em comparação aos pequenos grupos.
Superaglomerados:
Após a descoberta de grupos e cluster de galáxias, astrônomos perguntavam-se se haveriam estruturas ainda maiores, algo que o francês Gerard Vaucouleurs conseguiu demonstrar em 1953.
  • São aglomerados de aglomerados.
  • Tamanho de até 50 Mpc
  • Massa de 1e+15 a 1e+16 massas solares.
Aglomerados de galáxias - Parte 1 - QN : Queimando Neurônios
Galáxias anãs no superaglomerado de Virgem.
Neste link tem disponível um mapa do superaglomerado local: Virgo Supercluster

Composição

Matéria escura: Como explicado no primeiro post, a história se repete. Na década de trinta, o astrônomo suíço Fritz Zwicky estudava a velocidade de galáxias no aglomerado de Coma, por meio do teorema de virial, quando notou que as velocidades observadas eram superiores as esperadas tendo em vista a matéria bariônica, assim demonstrou que grande parte da massa em aglomerados seria formada por matéria invisível.

Adentro: Atualmente existem mais meios de se comprovar esta tese, observando a emissão de raios-X, os gases intra-aglomerados e as lentes gravitacionais, porém tudo leva ao mesmo resultado, existe certamente alguma matéria invisível e é estimado que esta constitua em média 80% da massa dos aglomerados.

Gás intra-aglomerado: Com a criação de detectores orbitais de raio-X e também telescópios sensíveis à radiação, se tornou possível estudar e observar o raio-X emanado por aglomerados ricos. Essa emissão não provem normalmente de galáxias, mas sim de um gás encontrado entre as galáxias, que envolve todo o aglomerado, chamado "gás intra-aglomerado".

Este gás foi originado pelo material restante da formação das galáxias. É composto por hidrogênio e hélio, mas exposto à explosão de super novas, pode vir a se misturar com elementos pesados, como silício, níquel, cálcio e ferro.
Sua densidade é baixa, já sua temperatura¹ é bem elevada, sendo da ordem de 10 a 100 milhões de graus centígrados de acordo com o tipo de aglomerado. Devido a isso o gás se encontra ionizado, ou seja, com os elétrons desconectados dos átomos, e assim estes elétrons interagem com núcleos atômicos produzindo assim a radiação observada.

Este gás perde energia com o tempo, entrando em um processo denominado fluxo de resfriamento, onde o gás resfria, colapsa ou flui em direção ao centro do aglomerado. Acredita-se que por causa deste processo são encontrados depósitos de matéria² ao centro de aglomerados, depósitos que vão de centenas a trilhões de massas solares.

Porém esta teoria encontra problemas, já que esta matéria ainda não foi observada diretamente.

Adentro: 
 ¹A temperatura do gás é elevada devido a necessidade de equilíbrio entre o gás e o potencial gravitacional do aglomerado. Porém permanece a dúvida de como o gás teria chegado inicialmente a esta temperatura.

²Em 1996, foi detectada uma emissão no ultra-violeta-extremo, não se sabe ao certo a causa disto, poderia apenas uma extrapolação de emissão em raios-X que causou uma diminuição em energia ou outro processo físico ocorrendo no centro dos aglomerados, mas esta ocorrência poderia ser uma evidência de matéria acumulado ao centro do aglomerado, provavelmente gerada pelo resfriamento


Aglomerados de galáxias - Parte 1 - QN : Queimando Neurônios
Gráfico com quantias aproximadas dos componentes.
Campo Magnético: Acredita-se que aglomerados de galáxias apresentam um extenso campo magnético, pois foram encontradas evidências principalmente em aglomerados com núcleos que foram ou ainda são ativos, estes núcleos são fontes de elétrons relativísticos, que interagem com o campo magnético e podem produzir radiação síncrotron.

Bom, são nestas estruturas onde tudo acontece, nestas míticas reuniões entre galáxias. Aguarde, pois mais a frente falaremos sobre os eventos que ocorrem dentro delas. ;)!

Bibliografia:
http://www.if.ufrgs.br/fis02001/aulas/aglogal.htm



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