Tendo estabelecido a existência de outras galáxias, Hubble e outros começaram a observá-los mais de perto, observando suas formas, de seu conteúdo, e como muitas outras propriedades, como eles poderiam medir., Esta foi uma tarefa difícil na década de 1920, quando a obtenção de uma única fotografia ou espectro de uma galáxia poderia ter uma noite completa de observação incansável. Hoje, telescópios maiores e detectores eletrônicos tornaram esta tarefa menos difícil, embora a observação das galáxias mais distantes (aquelas que nos mostram o universo em suas primeiras fases) ainda requer um enorme esforço.

o primeiro passo para tentar entender um novo tipo de objeto é muitas vezes simplesmente descrevê-lo. Lembre-se, o primeiro passo na compreensão dos espectros estelares foi simplesmente ordená-los de acordo com a aparência (veja analisando a Luz Estelar)., Ao que parece, as galáxias maiores e mais luminosas vêm em uma de duas formas básicas: ou elas são mais lisas e têm braços espirais, como nossa própria galáxia, ou elas parecem ser elípticas (dirigíveis ou em forma de charuto). Muitas galáxias menores, em contraste, têm uma forma irregular.

galáxias espirais

nossa própria galáxia e a galáxia de Andrômeda são típicas, grandes galáxias espirais. Eles consistem de uma protuberância central, uma auréola, um disco e braços espirais. O material interestelar é geralmente espalhado através dos discos de galáxias espirais., Nebulosas de emissão brilhantes e estrelas jovens e quentes estão presentes, especialmente nos braços espirais, mostrando que a nova formação estelar ainda está ocorrendo. Os discos são muitas vezes empoeirados, o que é especialmente perceptível nos sistemas que vemos quase aresta sobre (Figura).

Figura 1: galáxias espirais. (a) os braços espirais de M100, mostrados aqui, são mais azuis do que o resto da galáxia, indicando estrelas jovens, de alta massa e regiões formadoras de estrelas., (b) nós vemos esta galáxia espiral, NGC 4565, quase exatamente no limite, e a partir deste ângulo, podemos ver a poeira no plano da galáxia; ela parece escura porque absorve a luz das estrelas na galáxia. (credit a: modification of work by Hubble Legacy Archive, NASA, ESA, and Judy Schmidt; credit b: modification of work by “Jschulman555″/ Wikimedia)

em galáxias que vemos face, as estrelas brilhantes e nebulosas de emissão fazem com que os braços de espirais se destacam como os de uma roda no 4 de julho., Aglomerados estelares abertos podem ser vistos nos braços de espirais mais próximas, e aglomerados globulares são frequentemente visíveis em seus halos. Galáxias espirais contêm uma mistura de estrelas jovens e velhas, assim como a Via Láctea. Todas as espirais giram, e a direção de sua rotação é tal que os braços parecem trilhar muito como a esteira de um barco.

Cerca de dois terços das galáxias espirais próximas possuem barras de estrelas em forma de amendoim ou roxo que percorrem os seus centros (Figura 2). Mostrando grande originalidade, os astrónomos chamam a estas galáxias espirais Barradas.,

Figura 2: Galáxia Espiral Barrada. NGC 1300, mostrado aqui, é uma galáxia espiral barrada. Note que os braços espirais começam nas extremidades do bar. (credit: NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA))

como observamos no capítulo da Via Láctea, nossa galáxia tem uma barra modesta também. Os braços espirais geralmente começam a partir das extremidades do bar. O fato de que as barras são tão comuns sugere que elas são de longa vida; pode ser que a maioria das galáxias espirais formem uma barra em algum ponto durante sua evolução.,

em ambas as galáxias espirais barradas e não Barradas, observamos uma gama de diferentes formas. Em um extremo, a protuberância central é grande e luminosa, os braços são fracos e bem enrolados, e nebulosas de emissão brilhantes e estrelas supergigantes são inconstantes. Hubble, que desenvolveu um sistema de classificação de galáxias pela forma, deu a essas galáxias a designação Sa. Galáxias neste extremo podem não ter estrutura de braços espirais claros, resultando em uma aparência semelhante a uma lente (elas são por vezes referidas como galáxias lenticulares)., Estas galáxias parecem compartilhar tantas propriedades com galáxias elípticas quanto com galáxias espirais

no outro extremo, o protuberância central é pequeno e os braços são vagamente enrolados. Nestas galáxias Sc, estrelas luminosas e nebulosas de emissão são muito proeminentes. A nossa galáxia e a galáxia de Andrómeda são ambas intermédias entre os dois extremos. Fotografias de galáxias espirais, ilustrando os diferentes tipos, são mostradas na Figura 3, juntamente com galáxias elípticas para comparação.

Figura 3: Classificação Hubble das Galáxias., Esta figura mostra a classificação original de galáxias de Edwin Hubble. Galáxias elípticas estão à esquerda. À direita, você pode ver as formas espirais básicas ilustradas, ao lado de imagens de espirais barradas e não Barradas. (credit: modification of work by NASA, ESA)

The luminous parts of spiral galaxies appear to range in diameter from about 20,000 to more than 100,000 light-years. Estudos recentes descobriram que há provavelmente uma grande quantidade de material Galáctico que se estende muito além da borda aparente das galáxias., Este material parece ser fino, gás frio que é difícil de detectar na maioria das observações.

a partir dos dados observacionais disponíveis, as massas das porções visíveis de galáxias espirais são estimadas para variar de 1 bilhão a 1 trilhão de sóis (109 a 1012MSun). As luminosidades totais da maioria das espirais caem na faixa de 100 milhões a 100 bilhões de vezes a luminosidade do nosso Sol (108 a 1011LSun). Nossa galáxia e M31 são relativamente grandes e maciças, como espirais., Há também considerável matéria escura dentro e ao redor das galáxias, assim como há na Via Láctea; deduzimos a sua presença de quão rápidas as estrelas nas partes exteriores da galáxia estão se movendo em suas órbitas.

galáxias elípticas

galáxias elípticas consistem quase inteiramente de estrelas antigas e têm formas que são esferas ou elipsoides (esferas um pouco esmagadas) (Figura 4). Não contêm vestígios de braços espirais. Sua luz é dominada por Estrelas avermelhadas mais antigas (as estrelas população II discutidas na Via Láctea)., Nas elípticas mais próximas, muitos aglomerados globulares podem ser identificados. Nebulosas de poeira e emissão não são visíveis em galáxias elípticas, mas muitas contêm uma pequena quantidade de matéria interestelar.

Figura 4: Galáxias Elípticas. (a) ESO 325-G004 é uma galáxia elíptica gigante. Outras galáxias elípticas podem ser vistas ao redor das bordas desta imagem. (b) esta galáxia elíptica provavelmente se originou da colisão de duas galáxias espirais., (credit a: modification of work by NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA); credit b: modification of work by ESA/Hubble, NASA)

galáxias elípticas mostram vários graus de achatamento, variando de sistemas que são aproximadamente esféricos àqueles que se aproximam da planalidade das espirais. As elípticas gigantes raras (por exemplo, ESO 325-G004 na Figura 4) atingem luminosidades de 1011LSun. A massa em uma elíptica gigante pode ser tão grande quanto 1013MSun., Os diâmetros dessas grandes galáxias se estendem por várias centenas de milhares de anos-luz e são consideravelmente maiores do que as maiores Espirais. Embora as estrelas individuais orbitem o centro de uma galáxia elíptica, As órbitas não estão todas na mesma direção, como ocorre em espirais. Portanto, elípticas não parecem rodar de forma sistemática, tornando difícil estimar a quantidade de matéria escura que contêm.

encontramos que galáxias elípticas variam desde os gigantes, apenas descritos, até anãs, que podem ser o tipo mais comum de galáxia., Elípticas anãs (às vezes chamadas esferoidais anãs) escaparam do nosso conhecimento por um longo tempo, porque eles são muito fracos e difíceis de ver. Um exemplo de uma elíptica anà é a galáxia anã esferoidal de Leão I mostrada na Figura 5. A luminosidade desta anà típica é aproximadamente igual à dos aglomerados globulares mais brilhantes.

Intermediate between the giant and dwarf elliptical galaxies are systems such as M32 and M110, the two companions of the Andromeda galaxy. Embora sejam muitas vezes referidas como elípticas anãs, estas galáxias são significativamente maiores do que galáxias como Leo I.,

Figura 5: galáxia elíptica anÃ. M32, uma galáxia elíptica anã e um dos companheiros da gigante galáxia de Andrômeda M31. M32 é uma anà segundo padrões galácticos, pois tem apenas 2400 anos-luz de diâmetro. (credit: NOAO/AURA/NSF)

galáxias irregulares

Hubble classificou galáxias que não têm as formas regulares associadas com as categorias que acabamos de descrever no bin catchall de uma galáxia irregular, e continuamos a usar o seu termo., Tipicamente, galáxias irregulares têm massas e luminosidade inferiores às galáxias espirais. Galáxias irregulares muitas vezes parecem desorganizadas, e muitas estão passando por uma atividade de formação de estrelas relativamente intensa. Eles contêm estrelas jovens da população I e estrelas velhas da população II.

As duas galáxias irregulares mais conhecidas são a Grande Nuvem de Magalhães e a Pequena Nuvem de Magalhães (Figura 6), que estão a uma distância de pouco mais de 160.000 anos-luz de distância e estão entre os nossos vizinhos extragalácticos mais próximos., Seus nomes refletem o fato de que Ferdinand Magalhães e sua tripulação, fazendo sua jornada ao redor do mundo, foram os primeiros viajantes europeus a notá-los. Embora não sejam visíveis dos Estados Unidos e da Europa, estes dois sistemas são proeminentes do Hemisfério Sul, onde se parecem com nuvens viscosas no céu noturno. Uma vez que eles estão apenas a um décimo da distância da galáxia de Andrômeda, eles apresentam uma excelente oportunidade para os astrônomos estudarem nebulosas, aglomerados estelares, estrelas variáveis e outros objetos chave no cenário de outra galáxia., Por exemplo, a Grande Nuvem de Magalhães contém o complexo de 30 Doradus (também conhecido como Nebulosa de Tarântula), um dos maiores e mais luminosos grupos de estrelas supergigantes conhecidas em qualquer galáxia.

Figura 6: Telescópio de 4 metros no Observatório Interamericano Cerro Tololo silhueta contra o céu do Sul. A Via Láctea é vista à direita da cúpula, e as grandes e pequenas nuvens de Magalhães são vistas à esquerda., (crédito: Roger Smith/NOAO/AURA/NSF)

A Pequena Nuvem de Magalhães é consideravelmente menos massiva do que a Grande Nuvem de Magalhães, e é seis vezes maior do que é larga. Este espírito Estreito de material aponta directamente para a nossa galáxia como uma flecha. A Pequena Nuvem de Magalhães foi provavelmente contorcida em sua forma atual através de interações gravitacionais com a Via Láctea., Uma grande trilha de detritos dessa interação entre a Via Láctea e a Pequena Nuvem de Magalhães foi espalhada pelo céu e é vista como uma série de nuvens de gás movendo-se a uma velocidade anormalmente alta, conhecida como o fluxo de Magalhães. Vamos ver que este tipo de interação entre as galáxias vão ajudar a explicar as formas irregulares de toda essa categoria de pequenas galáxias,

evolução da galáxia

encorajado pelo sucesso do diagrama H-R para as estrelas (veja analisando a Luz Das Estrelas), astrônomos que estudavam galáxias esperavam encontrar algum tipo de esquema comparável, onde as diferenças na aparência poderiam estar ligadas a diferentes estágios evolutivos na vida das galáxias. Não seria bom se todas as galáxias elípticas evoluíssem para uma espiral, por exemplo, assim como todas as estrelas da sequência principal evoluem para uma gigante vermelha? Várias ideias simples deste tipo foram experimentadas, algumas pelo próprio Hubble, mas nenhuma resistiu ao teste do tempo (e da observação).,

porque nenhum esquema simples para evoluir um tipo de galáxia em outro poderia ser encontrado, astrônomos então tenderam para o ponto de vista oposto. Por um tempo, a maioria dos astrônomos pensou que todas as galáxias se formaram muito cedo na história do universo e que as diferenças entre elas tinham a ver com a taxa de formação das estrelas. Elípticas foram aquelas galáxias nas quais toda a matéria interestelar foi convertida rapidamente em estrelas. Espirais eram galáxias nas quais a formação de estrelas ocorreu lentamente ao longo de toda a vida da galáxia. Esta ideia também acabou por ser demasiado simples.,

hoje, entendemos que pelo menos algumas galáxias mudaram de tipo ao longo dos bilhões de anos desde que o universo começou. Como veremos em capítulos posteriores, colisões e fusões entre galáxias podem mudar drasticamente galáxias espirais em galáxias elípticas. Mesmo Espirais isoladas (sem galáxias vizinhas à vista) podem mudar sua aparência ao longo do tempo. À medida que consomem seu gás, a taxa de formação de estrelas vai abrandar, e os braços espirais vai gradualmente tornar-se menos conspícuo., Ao longo de longos períodos, as espirais, portanto, começam a se parecer mais com as galáxias no meio da Figura 3 (que os astrônomos se referem como tipos S0).

ao longo das últimas décadas, o estudo de como as galáxias evoluem ao longo da vida do universo tornou-se um dos campos mais ativos da pesquisa astronômica. Vamos discutir a evolução das galáxias em mais detalhes na evolução e distribuição das galáxias, mas vamos primeiro ver em um pouco mais de detalhe como são as diferentes galáxias.,

Glossário

galáxia elíptica: uma galáxia cuja forma é a de uma elipse, e que não contém evidentes matéria interestelar

galáxia irregular: uma galáxia sem qualquer simetria ou padrão; nem uma espiral, nem uma galáxia elíptica

galáxia espiral: achatada, de rotação da galáxia com catavento-como os braços de matéria interestelar e estrelas jovens, liquidação fora de seu núcleo central