Forquilha de Afinação de Hubble e Classificação de Galáxias

Leitura adicional de www.astronomynotes.com

• Tipos de Galáxias
• Espirais
• Irregulares

Coincidente com sua descoberta das estrelas do Cepheid em Andrómeda, Edwin Hubble estava trabalhando em meados dos anos 20 para estudar outras galáxias com mais detalhes (embora, naquele momento, ainda fosse terminologia comum referir-se a elas como nebulosas). É frequentemente o caso da descoberta de uma nova classe de objetos que os astrônomos inventam um esquema de classificação como um primeiro passo para tentar entender esses objetos. Hubble é creditado com a criação de um esquema de classificação para galáxias, que é geralmente referido como seu diagrama “Tuning Fork”.

Figure 9.2: Diagrama do esquema de classificação de Hubble do Hubblesite. Este é um tipo clássico de imagem ainda hoje utilizado pelos astrônomos para mostrar como as galáxias são classificadas. À esquerda estão quatro imagens de galáxias elípticas procedentes de galáxias quase circulares / esferoidais (tipo E0) a elípticas / elipsoidais muito alongadas (E7). Uma imagem de uma galáxia S0 é a seguinte, que é considerada um objeto de transição com algumas propriedades similares a galáxias espirais e outras mais parecidas com galáxias elípticas. Neste ponto do diagrama, o garfo em forma de “garfo de afinação” — com três imagens de galáxias espirais no topo e três imagens de galáxias espirais barradas no fundo. Conforme você progride ao longo do topo de Sa para Sb para Sc ou ao longo da base de SBa para SBb para SBc, os braços se abrem mais largos e a protuberância central se torna menos proeminente.

Credit: Space Telescope Science Institute

The Hubble Tuning Fork foi reproduzido muitas vezes com muitos conjuntos diferentes de imagens de galáxias. Uma versão particularmente detalhada foi produzida pelo grupo Spitzer Infrared Nearby Galaxies Survey (SINGS). O grupo escreveu um breve artigo descrevendo seu trabalho para que você possa ler. Se você quiser imprimir isto como um poster em tamanho real para sua sala de aula, eles disponibilizaram um arquivo 4200×3600 TIFF que fornece resolução suficiente para fazê-lo.

Torna-se muito aparente após observar apenas algumas galáxias, como Hubble fez, que há uma grande variedade de tipos. Alguns não têm recursos, enquanto outros têm braços em espiral muito distintos. Abaixo estão links para uma série de imagens dos vários tipos de galáxias. Depois de você olhar para um número de galáxias diferentes, discutiremos o esquema de classificação de Hubble abaixo.

Edwin Hubble galáxias classificadas usando os tipos que você vê ilustrados nas duas imagens do garfo de afinação; a acima e a imagem SINGS. Os seus principais tipos são:

• Espirais,
• Espirais Barrados,
• Elípticas,
• e Irregulares.

Em cada um destes grupos, existem também subclassificações.

Espirais

Uma galáxia espiral é classificada como uma galáxia S com subclassificação a, b, ou c, assim por exemplo, M51 acima é classificada como uma galáxia Sb. As subclasses são divididas com base na dominância da componente de protuberância da galáxia. Em galáxias Sa, o bulge domina a galáxia, enquanto em galáxias Sc, o bulge é muito menor. Isto é rotulado no diapasão SINGS Tuning Fork.

A aparência dos braços em espiral também muda entre as subclasses a, b, e c. Nas galáxias Sa, os braços são firmemente enrolados ao redor do bojo, enquanto nas galáxias Sc os braços são muito mais soltos, e muitas vezes parecem ser mais desajeitados do que os braços lisos de uma galáxia Sa. Galáxias Sb têm propriedades intermediárias entre as galáxias Sa e Sc.

Nós podemos classificar galáxias espiraladas de borda sobre borda com base na aparência de seu bojo, mesmo sem ser capaz de ver os braços espirais. Assim, por exemplo, a espiral de borda sobre M104 – a galáxia Sombrero, vista abaixo, pode ser classificada como uma galáxia Sa.

Figure 9.3: Imagem Hubble de M104, uma galáxia espiral Sa vista borda sobre

Aqui está outra galáxia espiral de borda sobre borda, NGC 4565. Você pode adivinhar que tipo seria atribuído, Sa, Sb, ou Sc? Qual é a diferença mais óbvia entre NGC 4565 e M104?

Figure 9.4: Imagem terrestre de NGC 4565

Crédito: NOAO / AURA / NSF

Desde que a Via Láctea é uma galáxia espiral, você pode considerar suas propriedades como ilustrativas de galáxias espirais em geral. Galáxias espirais como a Via Láctea muitas vezes contêm grandes quantidades de gás e poeira, e dada a presença de gás, são encontradas para conter muitas estrelas jovens e regiões formadoras de estrelas. As cores das galáxias espirais variam de local para local dentro da galáxia, mas devido à presença de O&B estrelas nestas galáxias, suas cores gerais tendem a ser em direção ao extremo azul do espectro.

Barred Spirals

Em algumas galáxias espirais, o bojo tem uma BAR bem definida que passa através do bojo. Hubble classificou essas galáxias referindo-se a elas como galáxias SB com subclasses a, b e c, assim como as espirais normais. Os braços espiralados em espirais barradas parecem ter origem nas extremidades da barra, em vez de no bojo, como fazem em espirais normais. Acreditamos que a Via Láctea é uma espiral com barras, talvez do tipo SBb ou SBc. A imagem esquemática da Via Láctea que você estudou em uma lição anterior mostra a barra da Via Láctea. Além da presença da barra, as propriedades das galáxias espirais barradas são muito similares às espirais normais.

Elípticas

Galáxias elípticas (tipo E no esquema de Hubble) são galáxias sem características que parecem ser apenas uma bola de estrelas. Elas também não têm faixas de pó e nuvens de gás óbvias como as que vemos em galáxias espirais. Não há nenhum tour de imagem de Hubble por uma galáxia elíptica, porque não há características a serem percorridas! Sem gás e sem poeira, não há estrelas jovens ou regiões formadoras de estrelas vistas em galáxias elípticas típicas. As cores gerais e os espectros das galáxias elípticas são muito semelhantes às estrelas K, já que elas são dominadas por estas estrelas mais antigas, vermelhas.

As subclasses da classe elíptica são atribuídas números com base no quão redondas elas aparecem. As elípticas mais redondas são chamadas de galáxias E0, e as galáxias mais elípticas que observamos são chamadas de galáxias E7. A designação numérica é determinada pela razão entre o eixo maior (a) e o eixo menor (b) do objeto. A elipticidade é definida como e = 1 – (b/a), então um círculo terá uma elipticidade de 0, e uma galáxia altamente elíptica com um eixo menor 30% do comprimento de seu eixo maior terá uma elipticidade de e = 1 – (3 / 10) = 0,7. Uma galáxia E0 tem uma elípticidade de 0, e uma galáxia E7 tem uma elípticidade de 0,7, então para determinar a classificação de Hubble, você multiplica a elípticidade por 10. Esteja ciente de que, assim como nas galáxias espirais, nossa imagem desse objeto é uma projeção 2D de um objeto 3D, e assim a classificação só lhe diz como ele aparece do seu ponto de vista. Se você considerar uma bola de futebol como uma analogia decente para uma galáxia elíptica (veja a imagem abaixo), se você olhar para ela da visão lateral como na imagem, você pode ver a sua natureza elíptica. No entanto, se você olhar para ela do ponto de vista da ponta da bola de futebol, ela parecerá ser circular. Assim, uma galáxia elíptica que nos aparece como um E0, pode aparecer como um E7 para um observador que vive numa galáxia distante com um ponto de vista diferente do nosso.

Figure 9.5: Futebol Americano

Source: Wikimedia

Existem algumas galáxias que parecem ser intermediárias entre as elipticas e espirais. São galáxias de disco com protuberâncias, mas têm muito pouco ou nenhum gás e poeira, como outras espirais. Os seus discos também não mostram evidências de braços espirais. Estas galáxias são normalmente chamadas de galáxias lenticulares ou galáxias S0.

Irregulares

Finalmente, nós temos a categoria “diversos”. Qualquer coisa que seja tão incomum que não possa ser enquadrada em nenhuma das categorias normais é chamada de galáxia irregular. Há duas subclasses neste grupo, também. Galáxias Irregulares I (como as Nuvens de Magalhães) parecem ter alguma estrutura espiral, mas parece ter sido perturbada. Galáxias Irregulares II são muito mais perturbadas do que galáxias Irr I e parecem ter sido vítimas de algum tipo de evento violento que perturbou completamente a sua forma original. Muitas galáxias irregulares contêm muitas estrelas jovens e estão experimentando uma formação estelar contínua significativa.

Em conclusão…

Neste ponto, deve-se notar que a classificação das galáxias não é uma empresa muito precisa. De fato, se você fizer alguma pesquisa de acompanhamento sobre algumas das galáxias acima, você encontrará uma variedade de classificações dadas para o mesmo objeto. Por exemplo, M81 pode ser encontrada com o rótulo Sa ou Sb. Dependendo do tipo de observações feitas (por exemplo, observações ópticas versus observações infravermelhas), uma espiral barrada pode ter uma barra proeminente em uma imagem, e pode ser quase inobservável em outra. Então, você pode encontrar a mesma galáxia classificada como Sb ou SBb dependendo de como foi observada.

Existem muitas outras propriedades de galáxias que podemos discutir com algum detalhe, mas para concluir nossa discussão sobre galáxias normais, devemos discutir brevemente o tamanho de galáxias típicas. Entre espirais e espirais barradas, há uma quantidade razoável de uniformidade. Algumas galáxias espirais, como a M33, são mensuravelmente menores do que outras, como a M31, que é aproximadamente quatro vezes maior. No entanto, em geral, as diferenças são pequenas. Dentro da classe das galáxias elípticas, no entanto, existe uma gama muito maior de tamanhos. Algumas galáxias são chamadas de elípticas anãs porque compartilham muitas das propriedades das galáxias elípticas, mas são significativamente menores e menos maciças. A NGC 205 é um exemplo. Se fizermos um censo das galáxias no Universo, parece que por número, as elípticas anãs são o tipo mais comum de galáxia no Universo.