Dando Sentido para a Sequência de Hubble

O tradicional diagrama em forma de diapasão descreve uma seqüência de galáxias elípticas (E), lenticulares (S0) e espirais (S). Apesar de defender o contrário, Hubble chamou a atenção contra considerar essa uma seqüência evolucionária, realmente a relação entre esses tipos não é clara. Tudo isso pode agora mudar com um trabalho que tem buscado uma nova maneira de classificar as galáxias e usar simulações computacionais para mostrar como elas se desenvolvem.

O ponto de partida para Andrew Benson do Caltech e Nick Devereaux do Embry-Riddle Aeronautical University no Arizona, foi usar como as proximidades das galáxias brilham no comprimento de onda do infravermelho (banda-K), onde a extinção por gás interestelar é mínima, para então classificar as galáxias de acordo  com o quanto de sua massa total está concentrada no bojo central. Galáxias elípticas são dominadas pelo bojo, enquanto que a lenticulares e as espirais são dominadas por disco. A implicação disso é que galáxias elípticas e galáxias de discos possuem uma diferente formação.

O próximo passo dos pesquisadores foi ligar um modelo computacional, GALFORM, para então explorar de quais maneiras diferentes as galáxias se desenvolvem. As galáxias se formam  quando o gás incrustado no halo de matéria escura se esfria e colapsa formando um disco. De acordo com o modelo hierárquico as primeiras galáxias eram pequenas e as maiores só foram geradas por meio de processos de fusão. Fusões menores são apenas processos que adicionam estrelas ao bojo de uma galáxia espiral primária e gás ao seu disco. Por contraste, fusões maiores criam o caos, destruindo qualquer disco pré-existente e eles podem ou não disparar o processo de formação de estrelas. Se esse processo é disparado os restos terminam em uma galáxia elíptica, se não é disparado o processo de formação de estrelas o resultado pode ser a formação de um novo disco ao redor de um grande bojo. O código GALFORM inclui toda a física do processo, e depois de um ajuste fino é capaz de reproduzir as observações de galáxias na banda-K. Para isso os pesquisadores usaram para rodar a simulação o período de evolução de 9.4 milhões de anos, incluindo sua matéria escura.

As galáxias elípticas terminam o processo com halos de matéria escura três vezes mais massivas para uma dada luminosidade do que as galáxias de disco. Isso mostra que as elípticas precisam crescer por meio de fusões. Em contraste a isso as espirais Sc finalizam o processo com halos de matéria escura somente duas vezes mais massivos que a sua progenitora , implicando que pouca fusão entre galáxias menores é necessária para constituí-la. Essas espirais têm escapado de fusões vivendo em um ambiente de baixa densidade, ou seja, regiões onde não existe muita coisa ao redor que possa colidir com a galáxia.

Estrelas em galáxias elípticas são mais velhas que as estrelas em galáxias de disco, em média mais de um bilhão de anos mais velha. Isso não significa que as galáxias se formaram dez bilhões de anos atrás, apenas que as estrelas na galáxia se formaram na época em que as galáxias eram pequenas e que subseqüentemente se fundiram. O resultado final desse processo é que muitas elípticas, particularmente as mais luminosas que sofreram muitas fusões são muito mais jovens que as estrelas que as constitui.

A mensagem aqui é que a morfologia de uma galáxia é função da sua história. Isso é refletido na seqüência de Hubble: galáxias elípticas que são dominadas por bojo foram formadas a partir de numerosas fusões; as galáxias lenticulares, as espirais Sa e Sb foram formadas por poucas fusões, as galáxias do tipo Sc essencialmente formadas por disco, sofreram apenas uma ou duas fusões. De maneira intrigante, o modelo mostra que os bojos das galáxias espirais, particularmente as menos brilhantes, cresceram como resultado do disco interno ter se tornado instável e então colapsado pela sua própria gravidade bem como a partir de fusões menores. Então uma história de poucas fusões ainda é consistente com o fato das galáxias espirais apresentarem um bojo substancial. Com isso deve ser possível distinguir os bojos formados por meio de fusões  daqueles formados por instabilidade dos discos, assim a importância desses dois processo pode ser avaliada. O número de diferentes tipos de galáxias que o modelo determina concorda de forma surpreendente com as observações justificando a presença da matéria escura no modelo cosmológico.

A sequência de Hubble, diagrama em forma de diapasão.

Fonte:

Revista Astronomy Now, Março 2010, página 17.

Sérgio Sacani

Sérgio Sacani

Formado em geofísica pelo IAG da USP, mestre em engenharia do petróleo pela UNICAMP e doutor em geociências pela UNICAMP. Sérgio está à frente do Space Today, o maior canal de notícias sobre astronomia do Brasil.

Veja todos os posts

Arquivo

Instagram

Error validating access token: The session has been invalidated because the user changed their password or Facebook has changed the session for security reasons.