A HISTÓRIA DA VIA LÁCTEA

Walter J. Maciel

http://www.astro.iag.usp.br/~maciel

La Silla, Chile

A HISTÓRIA DA VIA LÁCTEA

Walter J. Maciel

http://www.astro.iag.usp.br/~maciel

1. Observações da Via Láctea2. A Via Láctea na História3. A Via Láctea e as outras galáxias4. Os constituintes da Via Láctea5. Os movimentos da Via Láctea6. Evolução estelar e nucleossíntese7. Populações estelares na Via Láctea8. Evolução química da Via Láctea9. A história da Via Láctea10. O que não sabemos

1. Observações da Via Láctea

Cerro Tololo, Chile

SMC

LMC

Via Láctea

Via Láctea

Cometa Hyakutake

AndromedaNuvens de Magalhães

Via Láctea: óptico

Via Láctea: infravermelho

Via Láctea: do rádio aos raios gama

2. A Via Láctea na História

Via LácteaJacopo Tintoretto (1518-1594)

Thomas Wright (1750)

F. W. Herschel (1785)

Universo de Kapteyn

Omega Centauri

Estrutura atual

Braços espirais

Braços espirais

3. A Via Láctea e as outras galáxias

NGC 891

NGC 628

M 51

Galaxias espirais

Galaxias espirais

Classificação de Hubble

Classificação de Hubble

M 87

Nuvens de Magalhães

4. Os constituintes da Via Láctea

Sagittarius

M7

Omega Centauri

Nebulosa de Orion, M42

Nebulosa de Orion, M42

NGC 891

NGC 3132

Nebulosa do Caranguejo

William Huggins (1824-1910)

Estrelas: espectro contínuo com linhas superpostas em emissão ou absorção

Nebulosas: espectro com linhas de emissão, contínuo fraco ou inexistente.

Galáxias: espectro superposto, estrelas e gás

NGC 2346

R. Costa

Galáxia espiral

Campo magneticoM51

Estrelas

Nebulosas

Nuvens de gás e poeira

Raios cósmicos

Campo magnético

5. Os movimentos da Via Láctea

No disco galáctico, o movimento de rotação pode ser caracterizado pela curva de rotaçãogaláctica. A velocidade na direção z, perpendicular ao disco, é pequena.

No halo ocorre o inverso, e a velocidade na direção z é geralmente dominante.

Curvas de rotação de galáxias

6. Evolução estelar e nucleossíntese

Gás Estrelas Restos

A energia emitida pelas estrelas vem basicamente das reações nucleares que ocorrem em suas regiões centrais quentes.

A principal dessas reações é a transformação de hidrogênio em hélio.

NGC 3132

NGC 6543

NGC 6853

Nebulosa do Caranguejo

Um caso especial da evolução estelar ocorre em sistemas binários de estrelas, especialmente quando as duas estrelas estão muito próximas uma da outra.

Logo após o Big-Bang, foram formados os elementos H, D, 3He, 4He, 7Li, na chamada nucleossíntese primordial. Os demais foram formados posteriormente nas estrelas, no processo de nucleossíntese estelar.

Nucleossíntese primordial

As abundâncias dos elementos são dadas em função da razão entre bárions e fótons. Os principais elementos formados são: H, D, 3He, 4He, 7Li

7. Populações estelares na Via Láctea

O conceito de populações estelares está baseado essencialmente em 3 propriedades das estrelas e outros objetos:

Composição química

Cinemática

Idade

Relação idade-metalicidade

Rocha-Pinto, Maciel, Scalo, Flynn (2000)

Variação da razão [O/Fe] com a metalicidade [Fe/H]

Diferenças entre os movimentos dos objetos do disco fino, disco espesso, halo e bojo

Idades podem ser obtidas a partir decurvas isócronas associadas às estrelas de aglomerados em diagramas cor-magnitude.

jovem

mais jovem

velho

predominantementevelho

População I: objetos mais jovens, mais ricos em elementos pesados, com movimentos caracterzados pela rotação galáctica e órbitas quase circulares.

População II: objetos mais velhos, mais pobres em elementos pesados, com movimentos caracterizados pela componente perpendicular ao plano da Galáxia e órbitas fortemente alongadas.

8. Evolução química da Via Láctea

O estudo da evolução química da Via Láctea – e de outras galáxias – está baseado na existência de diversos vínculos observacionais, isto é, evidências observacionais que devem ser satisfeitas pelos modelos de evolução química.

Distribuição de metalicidades das anãs G

Rocha-Pinto e Maciel (1996)

Relação idade-metalicidade

Rocha-Pinto, Maciel, Scalo, Flynn (2000)

Relação idade-metalicidade

Rocha-Pinto, Maciel, Scalo, Flynn (2000)

Relação idade-metalicidade

Rocha-Pinto, Maciel, Scalo, Flynn (2000)

Rocha-Pinto et al. (2000)Rocha-Pinto, Maciel, Scalo, Flynn (2000)

Relação idade-metalicidade

Taxa de formação estelar

Rocha-Pinto, Scalo, Maciel, Flynn (2000)

Gradientes radiais de abundâncias

Cefeidas

Maciel, Lago & Costa (2004)

Henry & Worthey (1999)

9. A história da Via Láctea

Para conhecer a história da Via Láctea, ou seja, estudar a evolução galáctica, é necessário conhecer a composição química, os movimentos (cinemática) e a idade de suas diversas populações estelares.A evolução galáctica compreende então sua evolução química e dinâmica.

MODELOS BÁSICOS

(1) Colapso "closed box" (Eggen, Lynden-Bell & Sandage 1962)

(2) Captura de fragmentos (Searle & Zinn 1978)

(1) Colapso "closed box" (Eggen, Lynden-Bell & Sandage 1962)

(2) Captura de fragmentos (Searle & Zinn 1978)

Modelo de Chiappini et al.: duplo infall

SUPE

RN

OV

AS

POR

SÉC

ULO

TEMPO DESDE O BIG BANG (BILHÕES DE ANOS)

Variação da razão [O/Fe] com a metalicidade [Fe/H][O

/Fe]

[Fe/H]

Variação da razão [O/Fe] com a metalicidade [Fe/H][O

/Fe]

[Fe/H]

Variação da razão [O/Fe] com a metalicidade [Fe/H][O

/Fe]

[Fe/H]

Distribuição de metalicidades em estrelas anãs velhas

[Fe/H]

10. O que não sabemos

Os gradientes radiais de abundâncias estão entre os principais vínculos observacionais dos modelos de evolução química da Galáxia.

Como variam com a distância galactocêntrica?

Como variam ao longo da vida da Galáxia?

R

Gradientes radiais de abundâncias

Gradientes radiais: cefeidas

Maciel et al. (2004)

Andrievsky et al. (2004)

Gradientes radiais: nebulosas planetárias

Costa, Uchida & Maciel (2004)

Gradientes radiais: nebulosas planetárias

Maciel, Costa & Uchida (2003)

Gradientes radiais: nebulosas planetárias, aglomerados abertos, cefeidas e objetos jovens

Maciel, Lago & Costa (2004)

Como variam a composição química e as propriedades cinemáticas dos objetos distantes da vizinhança solar?

Como varia a velocidade de rotação no disco, especialmente a grandes distâncias do centro da Galáxia? Há evidências de matéria escura na Galáxia?

O que está acontecendo nas regiões centrais da Via Láctea? Existe ali um buraco negro supermassivo, com cerca de 2 milhões da massa do Sol?

Como se deu o processo de infall(queda de matéria) ao longo da vida da Galáxia, e qual a origem do material anexado?

Grupo Local de galáxias

Grupo Local de galáxias

Nuvens de Magalhães

Galáxia elíptica anã em Sagittarius: descoberta em 1994

Galáxia irregular anã em Canis Major: descoberta em 2003

M31 (Andromeda)

Nuvens difusas de hidrogênio,detectadas com o Green Bank Telescopeem torno de M31

FIM