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Ask Ethan No. 62: A Maior Galáxia Espiral

No Universo, existem galáxias de tamanho irreal, milhares de vezes maiores que as nossas. Mas entre eles não há uma única espiral!


Às vezes eu sento sozinho sob as estrelas
e penso nas galáxias dentro do meu coração
e me pergunto se alguém quer
fazer tudo valer a pena.
Eu quero
- Testy MacTesterson

Observando o céu noturno a partir da área escura a olho nu, você pode ver estrelas, planetas e até aglomerados e nebulosas escuras. Mas se você encontrar um céu sem lua verdadeiramente escuro, um objeto domina todos os outros em escala e escopo: a grande Via Láctea!



Este é o plano da nossa galáxia, visível da borda do nosso ponto de vista, de dentro dela. É enorme, contém centenas de bilhões de estrelas e se estende por mais de 100.000 anos-luz de diâmetro. Mas e as galáxias maiores? É improvável que o nosso seja tão extraordinário? E sobre esse assunto esta semana uma pergunta foi feita pelo leitor Doug Wats:

Por que não existem galáxias realmente grandes? Existem restrições que impedem que as galáxias em espiral se tornem mil ou dez mil vezes maiores que a Via Láctea ou Andrômeda?

Acontece que a Via Láctea está longe de ser a maior das galáxias espirais. Como Andrômeda, a maior galáxia do céu em tamanho angular.



Claro, Andrômeda parece tão grande em nosso céu por causa de uma combinação de dois fatores:

é realmente grande! Ele contém cerca de um trilhão de estrelas - ou seja, 3-5 vezes mais que o nosso, e seu diâmetro é mais que o dobro do diâmetro de nossa galáxia - são 220.000 anos-luz. Esta é a maior galáxia do nosso grupo local,
está perto de nós! A apenas 2,54 milhões de anos-luz de distância - esta é a maior galáxia mais próxima de

nós.O grupo local não é em vão chamado assim - tudo o que entra nela está gravitacionalmente conectado conosco. Depois de vários bilhões de anos, Andrômeda, a Via Láctea, a galáxia Triângulo e todas as outras pequenas galáxias se fundirão em uma única galáxia gigante.

E o tipo desta galáxia, acredite ou não, contém a resposta para a pergunta de um leitor.



O resultado não é uma galáxia espiral superior à nossa, mas uma elíptica gigante! Antes de continuarmos a discutir as causas desse fenômeno, lembramos que estamos engajados na ciência, e a consideração de alguns exemplos isolados não será suficiente. Se precisarmos calcular corretamente o que acontecerá com o Universo, precisamos levar em consideração todo o conjunto de fatos observados e tirar conclusões dele.

Se olharmos para todas as galáxias do Universo - e escolhermos as maiores - o que veremos?



Aqui está um exemplo interessante para você - existem várias galáxias nesta imagem, e uma delas é bastante comparável à Via Láctea. Esta é a espiral à direita - IC 4970, interagindo gravitacionalmente com seu vizinho gigante.

Mas a galáxia gigante desta imagem, a que tem duas mangas enormes, se estende ainda mais do que a imagem mostra. Graças à luz ultravioleta observada na sonda GALEX, sabemos que em termos de dimensões físicas, esta galáxia é a maior galáxia espiral de todas as abertas.



Esta é a galáxia NGC 6872, com 522.000 anos-luz de diâmetro. Talvez haja espirais maiores, mas a encontramos, uma vez que são apenas 200 milhões de anos-luz de nós. No entanto, é muito mais massiva do que a Via Láctea, Andrômeda e até a combinação delas - é muito maior e, a julgar pelas nossas idéias, dificilmente uma espiral maior pode se formar.

Mas existem ainda mais galáxias - são todas elípticas!



Mesmo tendo estudado o aglomerado de Virgem, o maior aglomerado de galáxias mais próximo, encontraremos uma grande galáxia Messier 87 com um diâmetro de um milhão de anos-luz, contendo trilhões de estrelas e uma massa que excede a nossa em 200 vezes.



A galáxia na imagem acima é o IC 1101, a maior galáxia encontrada no universo. Está localizado a uma distância de 1,07 bilhão de anos-luz, contém 100 trilhões de estrelas (1000 vezes mais que a Via Láctea), sua massa é 10 15 solar e um diâmetro de 5-6 milhões de anos-luz.

Se você compará-lo com a maior das galáxias espirais conhecidas, verifica-se que possui:
  • quase 100 vezes mais estrelas
  • várias centenas de vezes mais massa
  • 10 vezes o diâmetro


Então o leitor está certo!



No Universo, pode-se encontrar galáxias suficientes - geralmente no centro de aglomerados gigantes - cuja massa é centenas e milhares de vezes maior que a da Via Láctea, mas nem todas são espirais. Por exemplo, a enorme e brilhante espiral no canto inferior direito da imagem do aglomerado de Fornax (acima) tem um tamanho físico igual às galáxias maiores no canto superior esquerdo, mas em massa nem chega a Andrômeda, e galáxias elípticas gigantes são muitas vezes maiores que Andrômeda em massa.

Então, por que as galáxias em espiral perdem, começando com um determinado tamanho? Para entender isso, vamos ver uma simulação da formação de uma galáxia, com minha descrição dos estágios de desenvolvimento:


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Isso termina a simulação e esta parte da história. Provavelmente, foi assim que a Via Láctea, Andrômeda e todas as outras galáxias espirais se formaram. Uma enorme nuvem de gás entrou em colapso devido à gravidade, transformou-se em uma panqueca e girou. As ondas de densidade decorrentes de irregularidades no disco criaram um padrão em espiral, e assim permaneceu, pois nenhum evento catastrófico o violou.

Mas o próprio processo pelo qual nascem as grandes galáxias - a fusão de duas ou mais galáxias grandes - também contribui para a destruição da estrutura espiral!



Isso é basicamente o que estamos observando: galáxias isoladas que nunca participaram da fusão têm forma de espiral. As galáxias envolvidas na fusão são muito deformadas e contêm grandes quantidades de estrelas em formação. E as galáxias que passaram recentemente por esse processo, e onde a formação estelar ativa já está concluída, se acalmam, formando uma forma elíptica.



Se quiséssemos que duas galáxias grandes se fundissem e formassem uma espiral, elas teriam que ter uma configuração inicial de correspondência extremamente bem-sucedida (o que é estatisticamente improvável), incluindo a orientação e rotação desejadas. E quanto mais fusões de galáxias grandes acontecem, mais chances temos de destruir a estrutura em espiral e permanecer elípticas.

Existem até várias galáxias que se assemelham a um híbrido de espirais e elipses. Acredita-se que isso tenha ocorrido como resultado de uma "fusão semi-grande", quando uma galáxia grande se funde em uma menor, resultando em uma forma elíptica, mas mantendo uma forma em espiral.



É por isso que as maiores galáxias espirais do Universo não são tão grandes e, quanto maiores as galáxias passam pela fusão, maiores são as chances de se tornarem elípticas gigantes em vez de espirais! Obrigado pela pergunta maravilhosa, Doug, e espero que a resposta satisfaça sua curiosidade. Envie-me suas perguntas e sugestões para os seguintes artigos.

Source: https://habr.com/ru/post/pt395467/

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