Astronomia

O que há de tão interessante sobre os aglomerados de galáxias do tipo Coma?

O que há de tão interessante sobre os aglomerados de galáxias do tipo Coma?


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Quando a massa dinâmica de um proto-aglomerado de galáxias é ~ (1-2) x1014 Msolar, espera-se que o proto-cluster evolua para um cluster do tipo coma.

Em quase todos os artigos que li sobre a confirmação de proto-aglomerados, os autores do artigo estão (quase) sempre interessados ​​em proto-aglomerados (de galáxias) que irão eventualmente evoluir para um aglomerado do tipo Coma.

Por que os astrônomos e astrofísicos estão tão interessados ​​em estudar esses tipos de estruturas (aglomerados de galáxias do tipo Coma)? Quero dizer, é interessante que um proto-aglomerado acabe evoluindo para um aglomerado de galáxias do tipo Coma? Essas estruturas são raras no universo?


Acho que a resposta para isso não é que os aglomerados de galáxias do tipo Coma sejam interessantes, mas que os aglomerados de galáxias sejam interessantes. Chiang et al. (2014) fala sobre a importância de estudar protoclusters como forma de entender como as galáxias evoluem ao longo do tempo.

Os aglomerados de galáxias são produtos extremos da formação de estruturas. Eles são laboratórios ideais para estudar a montagem de galáxias, têmpera e ambientes de galáxias sub / super-halo. Tornou-se claro que, para obter uma imagem completa da formação de aglomerados, também precisamos encontrar e estudar seus progenitores em altos redshifts que ainda estavam se formando.

Em seu artigo, eles discutem a descoberta de um grande número de novos protoclusters. Eles separam seus protoclusters em massa e os designam como "do tipo Fornax" ($ M_ {z = 0} = 1-3 vezes 10 ^ {14} M _ { odot} $), "Tipo de Virgem" ($ M_ {z = 0} = 3-10 vezes 10 ^ {14} M _ { odot} $), ou "Tipo coma" ($ M_ {z = 0}> 10 ^ {15} M _ { odot} $) Claramente, eles estão usando os clusters atuais como análogos para descrever em que esses protoclusters podem se transformar à medida que continuam a evoluir. O fato de um protocluster ser considerado um cluster do tipo Coma é baseado apenas na massa. Os astrônomos não estão muito interessados ​​em estudar protoclusters do tipo Coma especificamente, eles estão apenas estudando os protoclusters e os protoclusters de alta massa são considerados protoclusters do tipo Coma.

É muito possível que você estivesse vendo referências preferencialmente a aglomerados do tipo Coma porque os aglomerados do tipo Virgem ou Fornax são mais difíceis de encontrar (sendo de menor massa) e, portanto, há um viés observacional que preferencialmente torna os protoclusters do tipo Coma mais fáceis de encontrar e posteriormente publicar sobre.


Astronomia Foto do Dia

Descubra o cosmos! A cada dia, uma imagem ou fotografia diferente de nosso fascinante universo é apresentada, junto com uma breve explicação escrita por um astrônomo profissional.

21 de março de 2006
O Aglomerado de Galáxias Coma
Crédito e direitos autorais: Jim Misti (Observatório da Montanha Misti)

Explicação: Quase todos os objetos da fotografia acima são galáxias. O Aglomerado de Galáxias Coma ilustrado acima é um dos mais densos aglomerados conhecidos - ele contém milhares de galáxias. Cada uma dessas galáxias abriga bilhões de estrelas - assim como nossa própria Galáxia, a Via Láctea. Embora próximo quando comparado com a maioria dos outros aglomerados, a luz do aglomerado Coma ainda leva centenas de milhões de anos para chegar até nós. Na verdade, o Aglomerado Coma é tão grande que leva milhões de anos-luz apenas para ir de um lado para o outro! A maioria das galáxias em Coma e outros aglomerados são elípticas, enquanto a maioria das galáxias fora dos aglomerados são espirais. A natureza da emissão de raios-X de Coma ainda está sendo investigada.


Astronomia Foto do Dia Índice - Galáxias: Aglomerados de Galáxias

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APOD: 21 de março de 2006 - O Aglomerado de Galáxias Coma
Explicação: Quase todos os objetos na fotografia acima são uma galáxia. O Aglomerado de Galáxias Coma ilustrado acima é um dos mais densos aglomerados conhecidos - ele contém milhares de galáxias. Cada uma dessas galáxias abriga bilhões de estrelas - assim como nossa própria Galáxia, a Via Láctea. Embora próximo quando comparado com a maioria dos outros aglomerados, a luz do aglomerado Coma ainda leva centenas de milhões de anos para chegar até nós. Na verdade, o Aglomerado Coma é tão grande que leva milhões de anos-luz apenas para ir de um lado para o outro! A maioria das galáxias em Coma e outros aglomerados são elípticas, enquanto a maioria das galáxias fora dos aglomerados são espirais. A natureza da emissão de raios-X de Coma ainda está sendo investigada.

APOD: 22 de novembro de 2005 - uma colisão galáctica no aglomerado Abell 1185
Explicação: O que uma guitarra está fazendo em um aglomerado de galáxias? Colidindo. Aglomerados de galáxias às vezes estão tão compactados que as galáxias que os compõem colidem. Um exemplo proeminente ocorre à esquerda da imagem acima do rico aglomerado de galáxias Abell 1185. Há pelo menos duas galáxias, catalogadas como Arp 105 e apelidadas de Guitarra por sua aparência familiar, estão se separando gravitacionalmente. A maioria das centenas de galáxias de Abell 1185 são galáxias elípticas, embora galáxias espirais, lenticulares e irregulares sejam todas claramente evidentes. Muitos dos pontos na imagem acima são totalmente galáxias contendo bilhões de estrelas, mas alguns pontos são estrelas em primeiro plano em nossa própria Via Láctea. Observações recentes de Abell 1185 encontraram aglomerados globulares incomuns de estrelas que parecem pertencer apenas ao aglomerado de galáxias e não a qualquer galáxia individual. Abell 1185 se estende por cerca de um milhão de anos-luz e fica a 400 milhões de anos-luz de distância.

APOD: 4 de abril de 1999 - Gás Quente e Matéria Escura
Explicação: A gravidade das galáxias vista nesta imagem é alta o suficiente para conter o gás quente brilhante? Sobreposta a uma imagem ótica de um grupo de galáxias está uma imagem tirada em raios-X. Esta foto, tirada pela ROSAT, mostra gás quente confinado destacado em uma cor vermelha falsa e fornece evidências claras de que a gravidade exercida em grupos e aglomerados de galáxias excede todas as galáxias componentes individuais combinadas. A gravidade extra é atribuída à matéria escura, cuja natureza e abundância é um dos maiores mistérios da astronomia hoje.

APOD: 26 de setembro de 2005 - Riachos de estrelas no aglomerado de galáxias de Virgem
Explicação: Como enormes aglomerados de galáxias evoluem? Para ajudar a descobrir, os astrônomos apontaram o telescópio de grande angular Burrell-Schmidt no Observatório Nacional Kitt Peak, no Arizona, EUA, no vizinho aglomerado de galáxias de Virgem. Depois de centenas de exposições de 15 minutos feitas ao longo de dois meses no início de 2004, o resultado é uma imagem dramaticamente profunda e grande angular de Virgem, o aglomerado de galáxias mais próximo da nossa galáxia, a Via Láctea. Estrelas brilhantes em primeiro plano foram removidas digitalmente da imagem, mas ainda são representadas por vários pontos escuros incomuns. A inspeção da imagem acima mostra halos incomumente grandes para as galáxias mais brilhantes, bem como riachos tênues incomuns de estrelas conectando galáxias de Virgem que antes pareciam não relacionadas. A imagem acima permite uma melhor reconstrução dos últimos bilhões de anos do gigantesco aglomerado de Virgem e ilumina a dinâmica dos aglomerados de galáxias em geral.


Aglomerado de coma

Nossos editores irão revisar o que você enviou e determinar se o artigo deve ser revisado.

Aglomerado de coma, o mais próximo rico aglomerado de galáxias contendo milhares de sistemas. O aglomerado de Coma fica a cerca de 330 milhões de anos-luz de distância, cerca de sete vezes mais distante do que o aglomerado de Virgem, na direção da constelação de Coma Berenices. O corpo principal do aglomerado Coma tem um diâmetro de cerca de 25 milhões de anos-luz, mas realces acima do fundo podem ser rastreados até um superaglomerado com um diâmetro de cerca de 200 milhões de anos-luz. Elípticas ou S0s constituem 85 por cento das galáxias brilhantes no aglomerado Coma; as duas elípticas mais brilhantes em Coma estão localizadas perto do centro do sistema e são individualmente mais de 10 vezes mais luminosas que a Galáxia de Andrômeda. Essas galáxias têm um enxame de companheiros menores orbitando-as e podem ter crescido até seus tamanhos inchados por um processo de "canibalismo galáctico" como o que foi hipotetizado para explicar os sistemas cD elípticos supergigantes.

A distribuição espacial das galáxias em aglomerados ricos como o aglomerado Coma se assemelha muito ao que se esperaria teoricamente para um conjunto limitado de corpos movendo-se no campo gravitacional coletivo do sistema. No entanto, se medirmos a dispersão das velocidades aleatórias das galáxias Coma em torno da média, descobriremos que ela chega a quase 900 km por segundo (500 milhas por segundo). Para uma galáxia possuindo essa velocidade aleatória ao longo de uma linha típica de visão ser gravitacionalmente limitada dentro das dimensões conhecidas do aglomerado, é necessário que Coma tenha uma massa total de cerca de 5 × 10 15 massas solares. A luminosidade total do aglomerado Coma é medida em cerca de 3 × 10 13 luminosidades solares, portanto, a relação massa-luz em unidades solares necessária para explicar Coma como um sistema limitado excede em uma ordem de magnitude o que pode ser razoavelmente atribuído a as populações estelares conhecidas. Uma situação semelhante existe para cada cluster rico que foi examinado em detalhes. Quando o astrônomo suíço Fritz Zwicky descobriu essa discrepância em 1933, ele inferiu que grande parte do aglomerado Coma era feito de matéria não luminosa. A existência de matéria não luminosa, ou “matéria escura”, foi posteriormente confirmada na década de 1970 pelos astrônomos americanos Vera Rubin e W. Kent Ford.


Star-hop para o aglomerado de estrelas Coma

Ontem falamos sobre Coma Berenices, que vocês podem ver nas noites de abril. Suas estrelas deixaram de fazer parte de Leão, o Leão, para ser uma das 88 constelações oficiais. As estrelas de Leão e # 8217 são relativamente brilhantes, mas a melhor parte de Coma Berenices requer um céu escuro para ser vista. É o belo aglomerado de estrelas Coma, também conhecido como Melotte 111 ou Collinder 256. Este aglomerado de estrelas é o que dá a Coma Berenices sua aparência de penas (ou como pelos).

Para encontrar Coma Berenices e o aglomerado de estrelas Coma, primeiro encontre Leão, à direita no mapa estelar acima. Leo & # 8217s estrela mais brilhante & # 8211 a gema cintilante branco-azulada Regulus & # 8211 marca a parte inferior de um fácil de ver ponto de interrogação para trás de estrelas conhecidas (chamadas A foice) Um triângulo de estrelas destaca os posteriores e a cauda do Lion & # 8217s. Uma linha desenhada de Regulus até uma das estrelas do triângulo o levará ao aglomerado de estrelas Coma.

Como você pode encontrar Leo? Uma linha entre as duas estrelas externas na tigela da Ursa Maior sempre aponta em uma direção para Polaris, a Estrela do Norte, e na direção oposta para Leo.

Reveja o gráfico no topo deste post, ou na foto abaixo de Zhean Peter Nacionales. Você verá que pode traçar uma linha da estrela Regulus até a estrela superior do triângulo (Zosma) e percorrer cerca de duas vezes essa distância para localizar o aglomerado.

Se você tem um céu verdadeiramente escuro, o aglomerado de estrelas Coma não será difícil de encontrar, usando apenas seus olhos. Será notado como muitas estrelas fracas agrupadas em um grupo, parecendo quase frágil. Se os seus céus estão assolados por poluição luminosa, você pode precisar de binóculos para ver este emaranhado de estrelas solto. O aglomerado de estrelas Coma é um aglomerado aberto de estrelas, relativamente jovem, cujas estrelas nasceram juntas e ainda se movem juntas no espaço. Existem cerca de 100 estrelas neste aglomerado, que fica a cerca de 288 anos-luz de distância.

O amigo do Facebook da EarthSky, Zhean Peter Nacionales, nas Filipinas, capturou esta imagem do aglomerado de estrelas Coma em abril de 2013. Ele escreveu, & # 8220Eu aprendi na página EarthSky a saltar de Leo para o aglomerado de estrelas Coma, então empacotei minha câmera e tripé. Valeu a pena. Definitivamente vi este aglomerado de estrelas. & # 8221 Obrigado, Zhean! Aglomerado de estrelas Coma na direção de nossa constelação Coma Berenices. É um aglomerado de estrelas aberto, cujas estrelas-membro são consideradas frouxamente ligadas pela gravidade. Imagem via NASA / Expedição 6.

Mas espere. Há mais nesta direção do espaço: uma vasta coleção de galáxias externas à nossa Via Láctea e o superaglomerado de galáxias de Virgem.

O aglomerado de galáxias Coma, também na direção da constelação Coma Berenices, é formado não por estrelas individuais, mas por galáxias inteiras de estrelas.

É invisível a olho nu (ou mesmo em um pequeno telescópio), mas os astrônomos com grandes telescópios estudam esta região do espaço para aprender mais sobre o cosmos.

Uma majestosa galáxia espiral localizada nas profundezas do Grupo Coma. Imagem via NASA.

Resumindo: Em abril, salto das estrelas da constelação de Leão para o aglomerado de estrelas Coma na constelação de Coma Berenices.


Grupo Coma de Galáxias

O professor poderia discutir as respostas com os alunos, encorajando-os a compartilhar seus valores calculados dos diferentes tipos de galáxias encontradas no campo e no aglomerado, bem como sua resposta à pergunta final sobre o efeito morfologia-densidade.

A compreensão do aluno pode ser avaliada por discussão, conforme detalhado ao longo da atividade, e pela coleta de scripts para marcar. Como essas atividades avaliam a compreensão do aluno, as tarefas de avaliação adicionais são desnecessárias. A classificação sugerida é detalhada abaixo.

Avaliação sugerida

  • Tabela 1: 5 pontos - os alunos fornecem explicações claras sobre o esquema de classificação que eles criaram
  • Tabela 2: 2 pontos cada - Respostas (E / S0 / SB0 - 2, 6, 9), (S - 1, 8, 12), (SB - 3, 4, 10), (IR - 5, 7, 11 )
  • Tabelas 3, 4 e 5 (contando galáxias): sem classificação - com base na interpretação subjetiva do aluno.
  • Tabela 6 e cálculos: 30 pontos - Pontuação para conclusão, não precisão. Os alunos receberão números diferentes, mas a matemática deve estar correta. As respostas para as porcentagens estão normalmente na seguinte faixa: (Grupo: E 50%, L 30%, S 20%) (Campo: E 20%, L 10%, S 70%). Os alunos geralmente encontram uma porcentagem maior de espirais no campo.

Pergunta de hipótese: 30 pontos - a hipótese do aluno deve mencionar os efeitos das interações e remoção de pressão ram na mudança das espirais ricas em gás passadas em elípticas pobres em gás e lenticulares em aglomerados.

Classificação da galáxia:

Os astrônomos classificam as galáxias com base em sua aparência em três classes principais: galáxias elípticas, espirais e irregulares. Edwin Hubble foi o primeiro a sugerir esse esquema de classificação. Hubble pensava originalmente que a sequência do "diapasão" representava a progressão evolutiva das galáxias. Este conceito acabou por estar errado, mas os astrônomos ainda usam essas categorias e rótulos gerais para descrever galáxias.

Os principais tipos de galáxias:

Elíptica (E), Lenticular (S0), Lenticular Barrada (SB0), Espiral (S), Espiral Barrada (SB) e Irregular (IR). Em detalhes na seção de descrição da atividade.

Um tipo adicional de categoria de galáxia:

Interagindo: consiste em duas ou mais galáxias que estão tão próximas que estão afetando a forma uma da outra.

Dados fornecidos nesta atividade:

Os dados usados ​​nesta atividade são dados do Telescópio Espacial Hubble do Aglomerado Coma de galáxias. Ela foi tirada em 2006 usando o instrumento Advanced Camera for Surveys (ACS) no Telescópio Espacial Hubble.

Ambientes da galáxia:

As galáxias são encontradas em todo o universo e vivem em uma variedade de ambientes. As galáxias podem ser encontradas em aglomerados, grupos ou isoladamente.

Grupos:

Às vezes, as galáxias são encontradas em números menores chamados de grupos, com apenas um punhado de galáxias sendo membros do grupo. O Grupo Local contém nossa galáxia, a Via Láctea, e nossos vizinhos, as Nuvens de Magalhães e a galáxia de Andrômeda, junto com algumas dezenas de galáxias menores.

Campo:

Em outras ocasiões, as galáxias podem estar isoladas e distantes de outras no campo. Estas são chamadas de galáxias de campo.

Clusters:

Um aglomerado de galáxias é uma grande estrutura no universo que consiste em centenas ou milhares de galáxias que estão gravitacionalmente ligadas. O grande número de galáxias em um aglomerado estão todas compactadas, como no aglomerado Coma. Os aglomerados formam algumas das maiores e mais densas estruturas do universo. Aglomerados, grupos e algumas galáxias isoladas podem fazer parte de estruturas ainda maiores chamadas superaglomerados nas maiores escalas do universo visível, superaglomerados são reunidos em filamentos e paredes ao redor de vastos vazios. Esta estrutura é muitas vezes referida como "teia cósmica".

Os alunos irão primeiro investigar imagens de 40 galáxias para se familiarizarem com a forma como as galáxias aparecem e têm formas diferentes. Eles criarão seu próprio esquema de classificação para galáxias e, em seguida, explorarão como os astrônomos realmente classificam as galáxias em quatro grupos principais.

Passo 1

Diga aos alunos: O diagrama acima mostra um mosaico de 40 galáxias. Essas imagens foram tiradas com o Telescópio Espacial Hubble e mostram a variedade de formas que as galáxias podem ter. Quando o astrônomo Edwin Hubble começou a estudar esses vários tipos de galáxias na década de 1920, ele desenvolveu uma maneira de organizá-los e categorizá-los. Ele criou um esquema de classificação no qual agrupou galáxias semelhantes.

Seu trabalho é fazer a mesma coisa. No gráfico a seguir, invente seus próprios tipos de galáxias e forneça uma descrição desses tipos de galáxias e três exemplos para cada um. Preencha a seguinte tabela.

Tipo de galáxia (nome) Tipo de galáxia (desenho) Definição das características (escreva uma breve descrição, forneça detalhes suficientes para que qualquer pessoa possa usar o seu esquema) Três exemplos (dê 3 coordenadas de grade)
1
2
3
4

Passo 2

Peça aos alunos que compartilhem seus esquemas de classificação uns com os outros. Pontos de discussão sugeridos:

  • Quais são as semelhanças significativas entre os esquemas?
  • Diferenças significantes?
  • Argumentos sobre como classificar galáxias particulares?
  • Por que os alunos decidiram projetar seus esquemas da maneira que o fizeram?
  • Quais são os outros tipos de esquemas completamente diferentes que você poderia inventar, por exemplo, se você tivesse dados diferentes nas mesmas galáxias?
  • Por que é importante (ou não) classificar os objetos que descobrimos?
  • Os esquemas de classificação podem ser alterados com o tempo?

Esses pontos de discussão também podem ser revisados ​​posteriormente na atividade.

(Presumivelmente, pelo menos alguns alunos criarão esquemas de classificação com base na forma & mdash mas se não o fizerem, depois de discutir seus esquemas, incentive-os a sugerir outros esquemas baseados na forma.)

Peça aos alunos que façam observações e façam perguntas com base na análise da imagem até agora, discuta-as em grupos e escreva-as. O objetivo é que eles perguntem: & ldquoPor que galáxias diferentes têm formas diferentes? & Rdquo Em seguida, peça aos alunos que discutam e escrevam perguntas e ideias sobre por que as galáxias podem ter formas diferentes & mdash por exemplo

  • As galáxias se formaram em formas diferentes ou todas se formaram nas mesmas formas e depois evoluíram para formas diferentes?
  • Que histórias diferentes podem ter diferentes galáxias (especialmente, que podem afetar suas formas)? (incentive os alunos à ideia de galáxias interagindo umas com as outras)
  • A evolução da forma da galáxia pode ser devido a processos internos ou impulsionada por processos externos? (por exemplo, algo que acontece com todas as galáxias ao longo do tempo, não importa o quê, ou algo impulsionado por uma interação com outra galáxia)
  • As formas podem estar relacionadas ao tamanho da galáxia quando ela se forma?
  • As formas que observamos são transitórias ou duradouras?

Enquanto os alunos estão pensando nesses tipos de ideias, incentive-os a discutir como eles poderiam investigar as respostas a essas perguntas. (Talvez alguns alunos pensem na ideia de que as interações com outras galáxias podem ser importantes, e que olhar para regiões onde há muitas galáxias, tantas interações ocorrem pode ser uma forma de investigar isso. Quer eles tenham essa ideia ou não , esta discussão anterior os ajudará a estar em uma posição melhor para pensar sobre essa ideia mais tarde na atividade.)

Etapa 3

Diga aos alunos: Os astrônomos desenvolveram seu próprio esquema de classificação para galáxias, com base na forma da galáxia (frequentemente chamada de & ldquomorfologia & rdquo).
As definições dos principais tipos de galáxias que os astrônomos usam estão listadas abaixo. Usando essas definições, coloque as 12 galáxias mostradas na figura acima em suas categorias comumente usadas. Preencha a tabela abaixo.

Elíptico (E): galáxia de formato esférico ou elíptico (como uma bola de futebol americano), não possui disco plano ou braços espirais.

Lenticular (S0): galáxia com forma de disco liso e plano, sem estrutura espiral, muitas vezes difícil de distinguir de elípticas.

Lenticular barrado (SB0): mesmo que acima, mas com um núcleo alongado (barrado) (centro da galáxia).

Espiral (S): galáxia com uma forma de disco plano, com padrões espirais notáveis ​​no disco externo também contém uma grande protuberância central brilhante.

Espiral Barrada (SB): Um tipo especial de espiral caracterizado por um núcleo alongado com os braços espirais saindo das extremidades da barra.

Irregular (IR): uma galáxia de formato estranho que não se encaixa em nenhuma outra categoria.

Nota: As menores galáxias são freqüentemente chamadas de galáxias anãs (nº 5 e nº 7 são galáxias anãs). Eles contêm apenas alguns bilhões de estrelas - um pequeno número em comparação com a Via Láctea e cerca de 200 bilhões. Os maiores elípticos contêm vários trilhões de estrelas.

Discuta: Como o esquema de classificação usado pelos astrônomos se compara aos esquemas de classificação projetados pelos membros da classe?

Passo 4

Diga aos alunos: Use a imagem abaixo e as diretrizes para ajudar a decidir como identificar e contar as galáxias.

Diretrizes:

  • EU) Elípticos ou lenticulares: pode ser difícil distingui-los. Se você souber que é um E ou S0 / SB0, não há problema em adivinhar entre esses dois.
  • II) Espirais e espirais barradas: pode ser difícil distingui-las. Se você sabe que é um S ou SB, não há problema em adivinhar entre os dois.
  • III) Galáxia irregular.
  • 4) Incerto: uma visão lateral de uma galáxia que poderia ser uma S0, SB0, S, SB ou IR. Existem muitas possibilidades, então não as conte.
  • Estrela) qualquer objeto que tenha "retículos" saindo dele é uma estrela em primeiro plano na galáxia da Via Láctea, então não os conte.
  • ?) Não conte objetos pequenos e fracos como esses que são muito difíceis de classificar.

Etapa 5

Baixe as imagens “Galaxies Cards” A-D para contar os tipos de galáxias vistas em cada imagem. Conte o número de galáxias de cada tipo morfológico e anote o número no local correto da tabela.

Galaxy Card E S0 / SB0 S SB IR / INT
UMA
B
C
D

Etapa 6

Diga aos alunos: Galáxias são encontradas em todo o universo, de nossos vizinhos - as Nuvens de Magalhães e Andrômeda - até o universo visível a 13 bilhões de anos-luz de distância. As galáxias vivem em uma variedade de ambientes. Às vezes, um grande número deles é agrupado em grupos, como o Aglomerado Coma, às vezes eles se reúnem em números menores chamados de grupos, como o Grupo Local que contém a Via Láctea e às vezes eles estão isolados longe uns dos outros no campo. A tabela abaixo mostra as diferentes propriedades para os diferentes tipos de ambientes de galáxias.

Aglomerado de galáxias Grande e denso 50 a milhares 3 2 a 10 Mpc 10 14 a 10 15 massas solares
Galaxy Group Pequeno e denso menos de 50 6 1 a 2 Mpc 10 13 massas solares
O campo Grande e deserta muito pouco 0 Vazios, podem ser maiores que 100 Mpc & lt 10 10

Na etapa anterior, as imagens A e C dos Galaxy Cards mostram o denso núcleo central do Aglomerado Coma, e as imagens B e D mostram galáxias no campo. (NB Astrônomos às vezes usam o termo & ldquofield & rdquo para significar a área fora dos aglomerados de galáxias.) Preencha a tabela abaixo usando os números que você anotou na tabela a partir da etapa 5 da atividade.

Grupo de Coma

Morfologia → Elípticas E S0 e amp SB0 lenticulares S & amp SB (soma de ambos) Espirais regulares e barradas Total (E + S0 + SB0 + S + SB)
Imagem A
Imagem C
Soma total de A + C (e) (f) (g) (h)

O campo

Morfologia → Elípticas E S0 e amp SB0 lenticulares S & amp SB (soma de ambos) Espirais regulares e barradas Total (E + S0 + SB0 + S + SB)
Imagem B
Imagem D
Soma total de B + D (eu) (j) (k) (m)

Etapa 7

Peça aos alunos que pensem e discutam em grupos: Que tendências você observa nos dados que analisou acima? Você notou alguma coisa sobre onde os diferentes tipos de galáxias tendem a ser encontrados? (Solicitação extra: você tende a ver mais espirais no aglomerado denso ou no campo? E quanto às elípticas?) _ Os alunos devem notar que as galáxias espirais são mais comuns no campo e as elípticas são mais comuns em aglomerados densos._ Siga -up pergunta: Isso parece surpreendente? O objetivo aqui é fazer com que os alunos perguntem & ldquo Por que o número de galáxias espirais (ou galáxias elípticas) depende de onde a galáxia está localizada? & Rdquo

Peça aos alunos para discutir e escrever ideias sobre por que o tipo de galáxia parece ser afetado pela localização da galáxia.
Pergunte aos alunos como eles poderiam investigar suas idéias: Que previsões fariam suas idéias? Que observações ou informações adicionais eles gostariam de ter?
Como eles poderiam quantificar essa tendência usando os dados?

Etapa 8

As etapas a seguir mostram como os alunos podem investigar essa tendência, primeiro quantificando-a e, em seguida, lendo mais informações sobre como as galáxias se formam e evoluem. Você pode dizer a eles exatamente o que fazer conforme a seguir. & MdashMelhor ainda, peça que discutam em grupos como eles poderiam investigar sua pergunta, começando com como quantificar a tendência e, em seguida, determinar o procedimento eles mesmos para fazer os cálculos abaixo.

Usando uma calculadora, encontre as porcentagens de cada tipo de galáxia no aglomerado em relação ao campo (Ignore IRs e INTs). Use os números da tabela acima para calcular as porcentagens e preencha cada um dos seguintes espaços em branco:

No Cluster:
% de elípticas (e / h) = ______ %

% de lenticulares (f / h) = ______ %

% de espirais (g / h) = ___ %

No campo:
% de elípticas (i / m) = _______ %

% de lenticulares (j / m) = ______ %

% de espirais (k / m) = ___ %

Pergunta:
Onde você encontrou uma porcentagem maior de espirais - no Cluster ou no Campo?
Responder: ___________

Diga aos alunos:
As porcentagens que você acabou de encontrar nos dizem quais tipos de galáxias são comuns no Aglomerado Coma e quais tipos são comuns no campo. Astrônomos fizeram este mesmo experimento em centenas de milhares de galáxias no universo próximo e descobriram que as seguintes porcentagens são bem típicas:

  • Em aglomerados densos, 40% das galáxias são elípticas, 50% são lenticulares e 10% são espirais.
  • No campo, 10% das galáxias são elípticas, 10% são lenticulares e 80% são espirais.

Quando as galáxias são encontradas muito próximas, há mais elípticas e lenticulares. Quando as galáxias estão distantes, há mais espirais. Os astrônomos chamam isso de & ldquomorfologia-efeito de densidade. & Rdquo Este termo basicamente significa que em vizinhanças de galáxias aglomeradas, como aglomerados, existem diferentes tipos de galáxias do que as encontradas em áreas abertas, como o campo.

Etapa 9

Os alunos já devem ter feito a pergunta (na Etapa 7), & ldquoPor que vemos galáxias mais elípticas e lenticulares em aglomerados e mais espirais no campo? & Rdquo (Esta pergunta também pode ser formulada, & ldquoPor que observamos o efeito morfologia-densidade ? & rdquo) Eles também deveriam ter tido a ideia de que interações poderiam estar envolvidas, e talvez até a ideia de que mais interações ocorrem em ambientes mais densos, como o centro de um cluster.

Abaixo estão informações que podem ser usadas para responder a esta pergunta. Você pode dar aos alunos este texto para ler e, em seguida, pedir-lhes para discutir e escrever uma explicação para esse efeito ou você pode continuar a solicitar aos alunos que façam um brainstorm e discutam ideias para explicações possíveis e, em seguida, potencialmente peça-lhes que pesquisem em livros / na internet sozinhos ou em grupos e peça que compartilhem suas explicações uns com os outros.

Muitas galáxias contêm o que os astrônomos chamam de & ldquogas & rdquo, que geralmente significa gás hidrogênio, às vezes misturado com os gases de outros elementos, e às vezes também misturado com poeira. Nuvens de gás podem entrar em colapso pela gravidade, o que leva à formação de estrelas.
Os astrônomos observaram muitas galáxias espirais (S e SB) e descobriram que a maioria dessas galáxias contém muito gás e atualmente estão formando muitas novas estrelas. Galáxias elípticas e lenticulares (E, S0 e SB0) são pobres em gás e não estão fazendo muitas estrelas novas.

Galáxias que estão muito próximas umas das outras, como aquelas em aglomerados, freqüentemente sofrem muitas interações violentas entre si. Quando uma galáxia espiral rica em gás interage com outra galáxia, ela tende a usar rapidamente a maior parte de seu gás para formar novas estrelas, deixando pouco gás para trás. As interações galáxia-galáxia freqüentemente transformam galáxias ricas em gás em galáxias pobres em gás. Muitas galáxias lenticulares são os restos de velhas espirais que perderam seu gás, e muitas galáxias elípticas são os restos de várias galáxias espirais que colidiram.

Os aglomerados de galáxias são geralmente preenchidos com uma grande quantidade de gás extremamente quente que se espalha entre as galáxias em todo o aglomerado. No entanto, não existe gás quente como esse no campo. Quando a radiação desse gás quente atinge uma galáxia espiral, ela retira a galáxia espiral de seu gás muito mais frio em um processo chamado de remoção de pressão de quoram. Esse processo converte rapidamente uma galáxia espiral rica em gás em uma galáxia lenticular pobre em gás. As galáxias espirais têm dificuldade em sobreviver no ambiente de gás superaquecido.

Como você pode ver, as galáxias mudam e evoluem com o tempo, e as galáxias que observamos no universo próximo hoje já têm uma longa história.

País | Padrão | Lição
& mdash | & mdash | & mdash | & mdash
USA | Padrões de ciência da próxima geração | Padrão de conteúdo na ciência 9-12 como investigação (habilidades necessárias para fazer investigação científica, compreensão sobre investigação científica)
USA | Padrões de ciência da próxima geração | Padrão de conteúdo em 9-12 Ciências da Terra e do Espaço (Origem e evolução do universo)

País | Nível | Assunto | Placa de exame | Seção
& mdash | & mdash | & mdash | & mdash
UK | GCSE | Física | AQA Science A | Não está no currículo atual
UK | GCSE | Física | Edexcel | P1.3: 2, 7
UK | GCSE | Física | OCR A | P7.3.12
UK | GCSE | Física | OCR B | P2f
UK | GCSE | Física | WJEC | Não está no currículo atual
UK | GCSE | Astrofísica | Edexcel | Unidade 1.4: 2a, 2d
UK | Um nível | Física | AQA | Não está no currículo atual
UK | Um nível | Física | Edexcel | Não está no currículo atual
UK | Um nível | Física | OCR A | 5.5.1a
UK | Um nível | Física | OCR B | Não está no currículo atual
UK | Um nível | Física | WJEC | Não está no currículo atual
UK | KS3 | Física | - | Física Espacial: Outras Galáxias

Os alunos identificam as galáxias fazendo cálculos, trabalhando nas planilhas e traçando uma hipótese sobre o efeito morfologia-densidade.


& # 8220Frenzied & # 8221 & # 8211Estranho, Monster Galaxy at Dawn of the Universe

& # 8220Mesmo antes de o universo ter 2 bilhões de anos, XMM-2599 já havia formado uma massa de mais de 300 bilhões de sóis, tornando-se uma galáxia ultramassiva, & # 8221 disse Ben Forrest, um pesquisador de pós-doutorado na UC Riverside sobre a galáxia XMM -2599, que formou estrelas em uma taxa alta e então inexplicavelmente morreu. & # 8220Mais notavelmente, mostramos que XMM-2599 formou a maioria de suas estrelas em um grande frenesi quando o universo tinha menos de um bilhão de anos e então se tornou inativo quando o universo tinha apenas 1,8 bilhão de anos. & # 8221

& # 8220Nesta época, muito poucas galáxias pararam de formar estrelas, e nenhuma é tão massiva quanto XMM-2599, & # 8221 disse Gillian Wilson, professor de física e astronomia da UCR em cujo laboratório Forrest trabalha. & # 8220A mera existência de galáxias ultramassivas como o XMM-2599 é um grande desafio para os modelos numéricos. Mesmo que essas galáxias massivas sejam incrivelmente raras nesta época, os modelos as prevêem. As galáxias previstas, no entanto, deverão formar estrelas ativamente. What makes XMM-2599 so interesting, unusual, and surprising is that it is no longer forming stars, perhaps because it stopped getting fuel or its black hole began to turn on. Our results call for changes in how models turn off star formation in early galaxies.”

The research team using spectroscopic observations from the W. M. Keck Observatory’s powerful Multi-Object Spectrograph for Infrared Exploration, or MOSFIRE, to make detailed measurements of XMM-2599 and precisely quantify its distance, found XMM-2599 formed more than 1,000 solar masses a year in stars at its peak of activity — an extremely high rate of star formation. In contrast, the Milky Way forms about one new star a year.

“XMM-2599 may be a descendant of a population of highly star-forming dusty galaxies in the very early universe that new infrared telescopes have recently discovered,” said Danilo Marchesini, an associate professor of astronomy at Tufts University and a co-author on the study.

Evolutionary Pathway Unclear

“We have caught XMM-2599 in its inactive phase,” Wilson said. “We do not know what it will turn into by the present day. We know it cannot lose mass. An interesting question is what happens around it. As time goes by, could it gravitationally attract nearby star-forming galaxies and become a bright city of galaxies?”

“Perhaps during the following 11.7 billion years of cosmic history, XMM-2599 will become the central member of one of the brightest and most massive clusters of galaxies in the local universe,” said co-author Michael Cooper, a professor of astronomy at UC Irvine, said this outcome is a strong possibility. “Alternatively, it could continue to exist in isolation. Or we could have a scenario that lies between these two outcomes.”

“We identified XMM-2599 as an interesting candidate with imaging alone,” said co-author Marianna Annunziatella, a postdoctoral researcher at Tufts University one of the team that was awarded more time at the Keck Observatory to follow up on unanswered questions prompted by XMM-2599. “We used Keck to better characterize and confirm its nature and help us understand how monster galaxies form and die. MOSFIRE is one of the most efficient and effective instruments in the world for conducting this type of research.”

Image at the top of the page is an artist’s impression of what a massive galaxy in the early universe might look like. The galaxy is undergoing an explosion of star formation, lighting up the gas surrounding the galaxy. Thick clouds of dust obscure most of the light, causing the galaxy to look dim and disorganized, very different from galaxies seen today. (James Josephides/Swinburne Astronomy Productions, Christina Williams/University of Arizona, Ivo Labbe/Swinburne)

The Daily Galaxy–Great Discoveries Channel, Sam Cabot, via University of California, Riverside


OBSERVED MOTIONS OF GALAXIES IN CLUSTERS

The motions of stars and gas in galaxies were not the first evidence that galaxies contain enormous amounts of unseen material, or dark matter. They merely confirmed a mostly forgotten result from decades earlier. The first evidence that dark matter dominated over the visible kind dates back to the 1930s, to studies of the Coma galaxy cluster. Fritz Zwicky (1898 - 1974), an astronomer at Caltech (Figure 8.18), had discovered that galaxies tend to cluster together. His discovery contrasted with the beliefs of most astronomers of the time, who thought that galaxies were evenly sprinkled through space. Of course, this belief was not based upon any evidence one way or another. Until Zwicky, no one had really bothered to look carefully.

To follow up his discovery, Zwicky investigated the galaxies in a large galaxy cluster in the Coma Berenices constellation. The galaxy cluster is called the Coma cluster, after the constellation Figure 8.19. Zwicky measured the amount of starlight in the galaxies (an indication of the number of stars they contain) as well as the total amount of mass in the cluster. This he determined from motions of the galaxies through the cluster. What he found astonished him.

Figure 8.18: Fritz Zwicky was a Swiss astronomer who worked most of his life at CalTech. He was the first to realize that there must be some &ldquomissing mass&rdquo in clusters of galaxies that was needed to keep the galaxies from escaping from the cluster. Credit: Courtesy Fritz Zwicky. Figure 8.19: The Hubble Space Telescope &rsquos Advanced Camera for Surveys viewed a large portion of the Coma cluster, spanning several million light-years across. The entire cluster contains thousands of galaxies in a spherical shape more than 20 million light-years in diameter, and is over 300 million light years away. Credit: NASA, ESA , and the Hubble Heritage Team ( STScI /AURA)

Galaxy clusters are a bit like elliptical galaxies, but on a much larger scale. Within elliptical galaxies, stars move in randomly oriented orbits around the center of the galaxy, moving in response to the overall gravity of the galaxy. This includes the gravity from all the other stars in the galaxy, as well as the unseen &ldquodark&rdquo matter that makes up most of its mass.

In galaxy clusters, galaxies themselves orbit the center of the cluster in response to the overall gravity of the cluster. We can measure the motions of the galaxies in a galaxy cluster to determine the mass of the entire cluster, similar to the way we measure stellar motions within an elliptical galaxy to determine the galaxy&rsquos mass. This is what Fritz Zwicky did to measure the mass of the Coma cluster.


Messier 53, a globular cluster in Coma Berenices

Messier 53 (also known as NGC 5024) is a very bright globular cluster of roughly 220 light-years across, located about 58,000 light-years away from Earth in the northern constellation of Coma Berenices (Berenice’s Hair), and some 60,000 light-years away from the center of our Milky Way galaxy.

This globular cluster lies on the outer edges of the galaxy, where many other globulars are found (over 150 exist in the Milky Way), and can be easily found just 1 degree northeast of the 4th-magnitude star, 42 Alpha Comae Berenices (also known as Diadem), a binary star. It is estimated to be about 12.67 billion years old, and is approaching us between 59 and 115 kilometers per second.

Messier 53, with a total mass of about 82,600,000 solar masses, contains thousands and thousands of brilliant stars. Bound tightly by gravity, Messier 53 is roughly spherical and becomes denser towards its heart, although its stars are not very concentrated toward the center when compared to other globulars.

Globular clusters are much older and larger than open clusters, meaning they are generally expected to contain more old red stars and fewer massive blue stars. But Messier 53 has surprised astronomers with its unusual number of a type of star called blue stragglers.

These blue stragglers are rebelling against the theory of stellar evolution. All the stars in a globular cluster are expected to form around the same time, so they are expected follow a specific trend, set by the age of the cluster and based on their mass. But blue stragglers don’t follow that rule they appear to be brighter and more youthful than they should be. Although their precise nature remains mysterious, these unusual objects are probably formed by close encounters, possibly collisions, between stars in the crowded centres of globular clusters.


Milky Way Satellites in Coma Berenices

Dwarf satellite galaxies that orbit the Milky Way Galaxy located in the constellation Coma Berenices. Also see all Milky Way satellite galaxies.

    1. Galaxy name
    2. Alt name
    3. Magnitude
    1. Coma Berenices

* For southern latitudes, flip the season listed. For example, if a constellation is listed as best viewed in the summer in the month of July, in the southern hemisphere the constellation would be best viewed in the winter in January and would be upside-down.

** Circumpolar constellations are visible year-round in the hemisphere listed (and not at all in the opposite).

(OPT - US & International orders)

Magnitude Chart

Values listed apply primarily to stars. Deep-sky objects such as galaxies and nebulae are diffuse, so subtract an integer for these.

Naked-eye = 4 (city)
Naked-eye = 5 (suburbs)
Naked-eye = 6* (dark sky)
Binoculars = 10
4" (100mm) telescope = 12.5
8" (200mm) telescope = 14
12" (300m) telescope = 15
16" (400m) telescope = 16
Hubble space telescope = 30


Assista o vídeo: Tak wygląda wszechświat! Kosmos (Novembro 2022).