Galàxies i la via làctia

Continuant apunts fets a mà

Recordeu! El concepte de galàxies va aparèixer fa al voltant de 100 anys. De fet, fa 100 anys no se sabia que l'univers estava ple de galàxies o nebuloses com se li anomenava a l'època.

Classificació de galàxies

Classificació morfològica

• Per la seva morfologia: el primer que van utilitzar per classificar-les.
  • El·lítpiques
  • Lenticulars: entre el·líptiques i espirals
  • Espirals
  • Irregulars

• Les el·líptiques tenen gas calent --> emet raigs X (al voltant d'un milió de Kelvin). No serveix per formar

noves estrelles.

• Les espirals tenen gas fred --> per observar-ho s'ha d'utilitzar un ràdiotelescopi. Sí serveixen per formar noves estrelles.

!! La llum de la galàxia ve de les estrelles, però la contribució principal ve de les estrelles grosses (gegants blaves).

Les gegants el·líptiques tenen color vermellós perquè les grosses son velles gegants vermelles. Per les espirals, al revés, es veuen blaves.

• Galàxies el·líptiques/lenticulars: es diuen de tipus primerenc.
• Galàxies espirals/irregulars: es diuen de tipus tardà

Les elíptiques són una mica més metàliques que les espirals perquè han format estrelles molt més ràpidament i han exhaurit tot el gas fred.

De fet, les el·líptiques són una mica més grosses que les espirals.

• Estrelles: fragmentació d'un núvol molecular. (formació top-down (?))
• Formació de galàxies: al revés, és per fusió de protogalàxies. (formació bottom-up)

• El·líptiques: són esfèriques i més massives perquè són el resultat de fusió de galàxies per exemple de disc, que li donen aquesta forma.

Via làctia:

• [math]\displaystyle{ L_{MW} = 2-4 \cdot 10^{10} L_\odot }[/math]
• [math]\displaystyle{ M_{MW} = 10^{12} M_\odot }[/math]
• [math]\displaystyle{ N_{MW} \approx 10^{11} }[/math] (nombre d'estrelles)
• [math]\displaystyle{ R_{MW} = 50 \text{Kpc} }[/math]

Classificació per mida

• Gegants i supergegants: [math]\displaystyle{ M \approx 10^{13} M_\odot }[/math]
  • Inclouen les de tipus cD (embolcall difús), que són el·lípiques.
  • Normalment són galàxies resultat de fusió de múltiples galàxies.
• Gegants (en comparació a les nanes)
• Nanes: [math]\displaystyle{ L_X \leq 10^{-1} L_{MW}, M_X \geq -18 }[/math] (lluminositat en la banda X, però la banda és irrellevant)

Fusió de galàxies:

• Passa perquè les galàxies tenen un pou de potencial gravitatori on les altres galàxies es seuen atretes i fusionen amb ella.
• Al fusionar-se les galàxies s'interpenetren perquè les estrelles tenen molt poca probabilitat de xocar entre elles. Tot i així, la seva forma canvia i es converteix en una forma esfèric.
• El gas i al pols de les galàxies que xoquen es comprimeixen i es formen noves estrelles. Bàsicament es consumeix el gas fred de la galàxia i també s'augmenta la temperatura del gas pels xocs de les galàxies. Per tant, quan dues galàxies xoquen, s'atura la formació estelar.
• Fricció dinàmica: les galàxies es mouen per un medi i es concentra el material al darrera de la galàxia. Això fa que perdi velocitat i espirali al voltant d'una altra galàxia si està a prop.

Termes sobre agrupacions de galàxies:

• Grup: agrupació a petita escala
• Cúmul: agrupació a més gran escala

Via làctia: el bulb es podria dir que és com una galàxia el·líptica.

La meitat de les galàxies espirals (de disc) tenen barres (és un fenomen que es forma degut a la inestabilitat dels discos). De fet, la nostra galàxia és una galàxia barrada.

@TODO: insertar NGC1300_barred.jpg

Nosaltres estem a 16/17 parsecs del nostre cúmul. "Estem a la perifèria"

Les galàxies es classifiquen entre actives o no: estan actives si el forat negre està tragant matèria o no.

Irregulars: formen estrelles perquè tenen gas i pols --> tenen un color blavós.

@TODO: insertar irregular_galaxy_NGC_1427A_HST.jpg

Galàxies nanes: moltes d'elles acostumen a ser satèl·lits de les grosses. Per exemple, els cúmuls de Magallaes que són galàxies satèl·lits de la nostra i es poden veure a ull nu a l'hemisferi sud.

En una foto podrem diferenciar:

• Objecte que tingui una creueta (a causa de la difracció): estrella o objecte puntual que emet llum
• Objecte difós: galàxia

Cúmul globular vs. galàxia:

• Una galàxia formarà part d'un halo.
• Els cúmuls globulars no.

• En un cúmul globular totes les estrelles es formen alhora
• En una galàxia poden haver-hi múltiples generacions d'estrelles

Això es pot veure per exemple mesurant les velocitats de les estrelles (mirant els seus espectres).

Data: 29 novembre 2019

Andròmeda:

• 50% més massiva
• Té un satèl·lit nana esfèrica. (les nanes acostumen a ser galàxies satèl·lit)

@TODO: Insertar Hlrich_gals.jpg

• El que veiem en el visible és l'extensió de la part estelar, però les espirals s'extenen més enllà perquè es produeixen transicions de l'hidrogen (prohibides, passen el protó/neutró d'spins paral·lels a antiparal·lels) que podem detectar amb els radiotelescopis. En promig el disc de gas s'extèn el doble que el disc estelar.
• L'extensió del gas calent de les galàxies el·líptiques també és molt més gran que la de la part estelar.

@TODO: Insertar formació galàxies espirals a partir d'el·líptiques del paper

La pols pot aïllar una zona de gas que es refredi perquè no li arriba radiació d'altres estrelles que l'escalfi, i això pot ocasionar que es formi una estrella.

Classifació per energia emesa

• Galàxies regulars (regular galaxies)
• Galàxies actives: emet molta més energia que una regular. Hi ha dos subtipus:
  • Galàxies de formació estel·lar activa:
  • Galàxies amb un Super Massive Black Hole (SMBH) actiu ([math]\displaystyle{ M_{BH} \geq 10^6 M_\odot }[/math])

(Forat negre de la via làctia: 4 milions de masses solars.)

• Cadenes PP: Convertien 7% a energia
• Forats negres: per acreció converteixen un 50% a energia (manera més efectiva de convertir energia)

La via làctia sembla que ha tingut en el passat una certa activitat (però baixa).

Les galàxies actives eren més abundant en el passat, de fet, perquè a l'espai primitiu hi havia més densitat de galàxies, fusionaven més i això feia que es desestabilitizèssin i caigués més material cap al forat negre del centre de la galàxia.

@TODO: Inserir "telescopi"

@TODO: activa_vs_nomrla.gif

• Un quàsar (quasi stellar source object, QSS, QSO) és una galàxia activa, així que la seva font és puntual. Es confòn amb una estrella perquè si està molt lluny només veiem la part central, no el voltant. I a més és molt brillant, perquè està molt lluny.
  • Si analitzes l'espectre es veu que no és una estrella, és una galàxia.
  • Si es fa un "eclipse artificial" (es tapa el centre; no sabem si amb un aparell o mitjançant software), es veu molt feblement el que hi ha al voltant del centre de la galàxia/quàsar.

@TODO: Insert activa_vs_normal_gals.jpg (comparació d'espectres de galàxia activa vs. normal)

• Els raigs X d'una galàxia activa provenen majoritàriament del centre de la galàxia.

@TODO: Insert giant_bubbles.jpg (mostra que degut a l'activitat passada del forat negre del centre de la Via Làctia es van formar unes súper bombolles simètriques)

• Els radiolòbuls d'una galàxia són resultat del disc d'acreció que té una galàxia (la matèria cau al forat negre en disc). La matèria del disc més propera al forat negre emet més. Per tant, hi ha emissions energètiques perpendiculars al disc. La massa del forat negre és molt elevada i per tant l'energia de la radiació que surt de prop d'allà és més elevada (per això surten raigs X).