GALAXIAS

GALAXIAS
Sistemas estelares como nuestra vía láctea
Contienen desde unos pocos miles hasta decenas
de miles de millones de estrellas.
Gran variedad de tamaños y formas
Tamaño Galáctico
Sistema Solar
Distancia de la Tierra al Sol
= 150.000.000 Km.
= 8 minutos-luz
Tamaño del Sistema Solar
= 5,5 horas-luz
Tamaño Galáctico
Región estelar
Sol
(El Sistema Solar
es demasiado pequeño
para verse en esta escala)
30
años-luz
Tamaño Galáctico
Región estelar
200.000 años-luz
Galaxia
Un conjunto masivo
de estrellas, gas
y polvo que se
mantiene unido
por la fuerza de la
gravedad
Tamaño Galáctico
Si nuestro
Sistema Solar
tuviese sólo el
tamaño de una
célula del
cuerpo humano,
nuestra galaxia
ocuparía más
de un kilómetro
y medio
Historia
Lord Rosse, 1845
• Kant, 1755
• Lord Rose, 1845
• El “Gran Debate” de 1920
entre Harlow Shapley y
Heber Curtis:
• Curtis proponía que las
nebulosas espirales
enormes islas de estrellas
muy alejadas.
• Shapley proponía que las nebulosas espirales eran
pequeñas nebulosas de nuestro vecindario y por tanto en
la Vía Láctea.
• Debido a la ausencia de datos observacionales
convincentes, el debato quedó abierto.
Hubble demostró que las nebulosas espirales se
encuentran mucho más allá de la Vía Láctea
gracias a descubrir Cefeidas en Andrómeda.
M100
Tipos de galaxias
Espiral
galaxia con forma de
disco con brazos de
Espiral
estrellasbarrada
y polvo que
galaxias
semejantes
forman una
espiral a
las espirales pero con
Elíptica
una banda brillante de
galaxias
forma
estrellas con
y gas
a lo
elíptica
menos
Irregular
largo decon
su centro
gas y polvo
que las ni
galaxias
ni elípticas
espirales en
y sin
o
sudisco
forma,
Peculiares
brazos
con
gas yde
polvo
como
galaxias
forma
distorsionada que no pertenecen a
las
espirales
pero
sintipos, a menudo debido a la colisión
ninguno
de los
otros
brazos
con otradefinidos
galaxia u objeto semejante
Incluso
regiones
aparentemente
vacías del
cielo, contienen
miles de
galaxias muy
lejanas y de
brillo muy débil
Gran variedad
en la
morfología
galáctica:
Espirales
Elípticas
Irregulares
El Campo Profundo del Huble:
(algunas
interaccionando)
Exposición de 10-días de una región del cielo aparentemente vacia
Costelación de Formax
Exposición de 11,3 días
(24-11-2003 a 15-01-2004)
Edad del Universo:
800 millones de al
Formas de las Galaxias: Espirales
NGC 1201
NGC 2841
Type S0
NGC 2811
Type Sb
M 81
Type SBb
Espirales “Clásicas”
Type Sa
NGC 488
Type Sab
NGC 5236
Type Sb
Espirales Barradas
NGC 1530
M 74
Type Sc
Type SBc
Formas de las Galaxias : Elípticas/Irregulares
M 87
Pequeña Nube de Magallanes
Tipo E1
Galaxies Elípticas
NGC 205
Tipo E6
Galaxias Irregulares
NGC 6822
Clasificación Morfológica
Clasificación Morfológica
Espirales
Tamaño núcleo disminuye →
Brazos anchos y difuminados → Brazos estrechos y definidos
Clasificación Morfológica
Espirales Barradas
Tamaño núcleo disminuye →
Brazos anchos y difuminados → Brazos estrechos y definidos
Clasificación Morfológica
Elípticas
←
Más esféricas
Más aplastadas
→
Gas y polvo en las Galaxias
Las Espirales son ricas
en gas y polvo
Las Elípticas apenas
contienen gas y polvo
Galaxias con disco y protuberancia
central, pero sin polvo ni brazos,
son clasificadas como S0
Esquema de Clasificación de
Hubble (1936)
“Tipos Tardíos”
“Tipos Iniciales”
Irregulares
Casi vacías de gas y polvo;
estrellas viejas, colores
rojizos, poca o ninguna
formación estelar.
Ricas en gas y polvo; colores más
azulados activas en formación
estelar.
Galaxias Irregulares
A menudo: resultantes de
colisiones/fusiones galácticas
A menudo: Muy activas en formación
estelar (“Starburst galaxies”)
La galaxias Coocon
NGC 4038/4039
Algunas: Pequeños (“Galaxias
Enanas”) satélites de galaxias
mayores (p.e., Nubes de
Magallanes)
Gran Nube
de
Magallanes
Quasars
“Quasi Estelar Radio Source”
Similares a estrellas
¡¡Pero emitiendo más energía
que varias galaxias a la vez!!
Característica Espectral única:
enormes desplazamientos al rojo
Núcleos de galaxias activas
extremadamente lejanas
Enormes Distancias: 7,8 108 – 13 109 al
Quasars
“Quasi Estelar Radio Source”
Similares a estrellas
¡¡Pero emitiendo más energía que varias galaxias a la vez!!
Este objeto que
parece una estrella,
debe tener una
luminosidad enorme.
¡¡Su desplazamiento
al rojo indica que se
encuentra a 4000
millones de años
luz!!
Quasars
“Quasi Estelar Radio Source”
Característica Espectral única:
enormes desplazamientos al rojo
PKS 2000-030
presenta un
z =3,773
Lα y Lβ deberían
estar en el UV!!
Quasars
“Quasi Estelar Radio Source”
La Via Láctea
¿De qué tipo es?
La Via Láctea
La Via Láctea
Espiral
Spitzer 2005
Espiral Barrada
SBbc
La Via Láctea
NGC_7331
La Via Láctea
La Via Láctea
Población II
Viejas y no
metálicas
Población I
Jóvenes y
metálicas
¿Población III?
Spitzer/NASA
Galaxias Interactuando
Galaxias Interactuando
NGC 4038/4039
Galaxias Interactuando
Galaxia Cartwheel
Principalmente en
cúmulos ricos, las galaxias
pueden colisionar e
interactuar.
Colisiones Galácticas
pueden producir
Galaxias anillo y
NGC 4038/4039
Colas de marea y
Brazos espirales
(según algunas
teorías).
A menudo activando
la formación estelar:
Galaxias Starburst
Galaxias Interactuando
¡La colisión de galaxias no implica la colisión de
sus estrellas!
Galaxias Interactuando
Dentro de 4000 millones de años...
Métodos de medida de la
Distancia
a) Método de las Cefeidas:
Usando relación Periodo-Luminosidad
para las variables Cefeidas
b) Supernovas Tipo Ia
Las Supernovas Tipo Ia tienen bien establecida su
Luminosidad lntrínseca → Comparamos con la magnitud
aparente → Encontramos su distancia
Ambos son métodos “Vela Estándar”:
Conocida la magnitud absoluta (luminosidad) → comparamos con la
magnitud aparente → encontramos la distancia
Métodos de medida de la Distancia
La Ley de Hubble
E. Hubble (1913):
Las galaxias distantes se
alejan de la Vía Láctea, con
una velocidad de recesión, vr,
proporcional a su distancia d:
vr = H0*d
H0 ≈ 70 km/s/Mpc es la
Constante de Hubble .
=> Midiendo vr mediante
efecto Doppler→
Obtenemos la distancia.
La Escala Extragaláctica de Distancias
Muchas galaxias están típicamente a miles de
millones de parsecs de nuestra galaxia.
1 parsec = 206265 UA = 3,26 años Luz = 31 billones de km
Unidades clásicas de distancia:
Mpc = Megaparsec = 1 millión parsec
Gpc = Gigaparsec = 109 parsec
A distancias de Mpc o incluso Gpc 
¡¡La luz que vemos abandonó la
Galaxia hace millones o miles de
millones de años!!
 “Viaje en el tiempo” de miles milliones de años
Las Galaxias más lejanas
Las galaxias más lejanas observadas por el HST se nos
muestran como eran cuando el Universo tenía solo mil
millones de años.
Luminosidades y Tamaños
Galácticos
Los tamaños y
luminosidades son
muy diferentes:
Desde pequeñas
galaxias
irregulares de baja
luminosidad hasta
gigantes Elípticas y
Espirales, algo
mayores que
nuestra Vía Láctea
Curvas de Rotación de las Galaxias
A partir del desplazamiento azul/
rojo de las líneas espectrales
→ Se obtiene la velocidad de
rotación
Se mide la frecuencia de
las líneas espectrales a
lo largo de la Galaxia
Dibujando la velocidad
rotacional vs. Distancia
desde el centro:
Curva de Rotación
Curvas de Rotación de las Galaxias
A partir del desplazamiento azul/
rojo de las líneas espectrales
→ Se obtiene la velocidad de
rotación
Se mide la frecuencia de
las líneas espectrales a
lo largo de la Galaxia
Dibujando la velocidad
rotacional vs. Distancia
desde el centro:
Curva de Rotación
→ ¡Se obtiene la masa de la galaxia!
Masas y otras propiedades
de las Galaxias
Masa oculta en las galaxias
Esta imagen en rayos
X de una galaxia
elíptica muestra el gas
caliente y rápido
emitido por la galaxia.
La masa visible de la
galaxia es insuficiente
para mantenerlo
dentro de ella.
(El círculo oscuro muestra el tamaño de la
galaxia cuando es fotografiada en luz visible.) Masa oculta en las galaxias
Tenemos un Problema:
Este gas emite rayos-X, lo que significa
que está muy caliente.
El gas a alta T se mueve a altas
velocidades- esto se ha medido y
confirmado
La velocidad del gas supera a la de escape de la galaxia, si
calculamos la masa de la galaxia sumando todas las masas que
vemos en todas las longitudes de onda
Entonces, ¿Por qué no ha escapado?
¡Debe haber más masa de la que podemos ver!
Masa oculta en las galaxias
Curva de rotación – Gráfico velocidad/distancia de un objeto
Masa oculta en las galaxias
• El gas caliente y las curvas de rotación
muestran que:
– El gas y los objetos se mueven a velocidades
mayores que aquellas asociadas al efecto
gravitacional de la masa visible de la galaxia.
• A partir de estas observaciones se deduce que
la cantidad de masa visible supone sólo un 10 %
de la masa total de la galaxia.
Candidatos para la masa oculta
• Gas hidrógeno
– Muy abundante, pero no detectado.
• MACHOs (Massive Compact Halo Objects)
– Ej. agujeros negros, estrellas de neutrones, enanas
marrones
– No hay suficientes
• WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles)
– Ej. partículas subatómicas exóticas
– El mejor candidato teóricamente, pero no observado
todavía.
• ¿Desviaciones de la Ley de Gravitación?
La formación de galaxias,
tres teorías:
Condensación
de una nube
única y enorme.
Unión de varias
nubes de
tamaño
moderado.
Unión de
numerosas
nubes
pequeñas.
Imagen de Hubble
Los “ladrilllos” de
las Galaxias
Formas irregulares y
color azulado, indicativo
de una rápida
formación estelar,
apoyan la teoría de
unión de múltiples
nubes pequeñas..
Formación de Galaxias Elípticas
Formación de Galaxias Espirales
Hoy, sólo un 5% son espirales, hace 4.000 millones
de años eran un 30% ¿?
Cúmulos de Galaxias
Las Galaxias no suelen aparecer
aisladas, si no que forman grandes
cúmulos de galaxias
Cúmulos Ricos:
Cúmulos Pobres:
1,000 ó más galaxias,
diámetro de 1 - 10 Mpc,
alrededor de una gran
galaxia central
Menos de 1,000 galaxias
(a menudo sólo unas
pocas), diámetro de unos
pocos Mpc, generalmente
sin condensación central.
Mucho más numerosos
Cúmulo de
Hércules
Cúmulo de
Coma
Nuestro Cúmulo:
El Grupo Local
Vía Láctea
Galaxia Andrómeda
Pequeña Nube Magallanes
Gran Nube Magallanes
Estructura a Gran Escala
Supercúmulos
= cúmulos de
cúmulos de
galaxias
Nuestra Galaxia
Los
Supercúmulos
aparecen
alineados a lo
largo de
paredes y
filamentos
Enormes
regiones del
espacio
completamente
vacías:
“Vacios”
Estructura a Gran Escala
Imagen IR de 2MASS (Two-Micron All-Sky Survey)
¡ 1,6 millones de galaxias !