Protuberância galáctica - Galactic bulge

Para o centro da galáxia da Via Láctea, consulte Galactic Center .
Impressão artística do bojo central da Via Láctea .

Na astronomia , uma protuberância galáctica (ou simplesmente protuberância ) é um grupo compacto de estrelas dentro de uma formação estelar maior. O termo refere-se quase exclusivamente ao grupo central de estrelas encontrado na maioria das galáxias espirais (ver esferóide galáctico ). As protuberâncias eram historicamente consideradas galáxias elípticas que por acaso tinham um disco de estrelas ao seu redor, mas imagens de alta resolução usando o telescópio espacial Hubble revelaram que muitas protuberâncias estão no coração de uma galáxia espiral. Agora pensa-se que existem pelo menos dois tipos de protuberâncias: protuberâncias que são como elípticas e protuberâncias que são como galáxias espirais.

Protuberâncias clássicas

Uma imagem de Messier 81 , uma galáxia com uma protuberância clássica. A estrutura em espiral termina no início da protuberância.

Protuberâncias que têm propriedades semelhantes às de galáxias elípticas são frequentemente chamadas de "protuberâncias clássicas" devido à sua semelhança com a visão histórica de protuberâncias. Essas protuberâncias são compostas principalmente de estrelas mais velhas, estrelas da População II , e, portanto, têm uma tonalidade avermelhada (veja a evolução estelar ). Essas estrelas também estão em órbitas que são essencialmente aleatórias em comparação com o plano da galáxia, dando ao bojo uma forma esférica distinta. Devido à falta de poeira e gases, as protuberâncias tendem a quase não ter formação de estrelas. A distribuição da luz é descrita por um perfil Sersic .

As protuberâncias clássicas são consideradas o resultado de colisões de estruturas menores. Forças gravitacionais convulsivas e torques interrompem os caminhos orbitais das estrelas, resultando em órbitas protuberantes aleatórias. Se qualquer uma das galáxias progenitoras fosse rica em gás, as forças das marés também podem causar influxos para o núcleo da galáxia recém-fundido. Após uma grande fusão , as nuvens de gás são mais propensas a se converter em estrelas, devido a choques (veja a formação de estrelas ). Um estudo sugeriu que cerca de 80% das galáxias no campo não têm uma protuberância clássica, indicando que elas nunca experimentaram uma grande fusão. A fração de galáxias sem bojo do Universo permaneceu quase constante por pelo menos os últimos 8 bilhões de anos. Em contraste, cerca de dois terços das galáxias em aglomerados densos de galáxias (como o aglomerado de Virgem ) possuem uma protuberância clássica, demonstrando o efeito perturbador de seu aglomerado.

Protuberâncias em forma de disco

Os astrônomos referem-se à protuberância em forma de espiral distinta de galáxias como ESO 498-G5 como protuberâncias do tipo disco, ou pseudobulges.

Muitos protuberâncias têm propriedades mais semelhantes às das regiões centrais das galáxias espirais do que as galáxias elípticas. Eles são freqüentemente chamados de pseudobulges ou protuberâncias disky. Essas protuberâncias têm estrelas que não orbitam aleatoriamente, mas orbitam de maneira ordenada no mesmo plano das estrelas do disco externo. Isso contrasta muito com as galáxias elípticas.

Estudos subsequentes (usando o Telescópio Espacial Hubble ) mostram que as protuberâncias de muitas galáxias não são desprovidas de poeira, mas mostram uma estrutura variada e complexa. Essa estrutura geralmente se parece com uma galáxia espiral , mas é muito menor. As galáxias espirais gigantes têm normalmente 2 a 100 vezes o tamanho das espirais que existem em protuberâncias. Onde existem, essas espirais centrais dominam a luz do bojo em que residem. Normalmente, a taxa em que novas estrelas são formadas em pseudobulges é semelhante à taxa em que estrelas se formam em galáxias de disco. Às vezes, as protuberâncias contêm anéis nucleares que estão formando estrelas em uma taxa muito mais alta (por área) do que normalmente encontrada em discos externos, como mostrado em NGC 4314 (veja a foto).

Uma imagem do telescópio espacial Hubble da região central de NGC 4314 , uma galáxia com um anel nuclear de formação de estrelas.

Propriedades como estrutura espiral e estrelas jovens sugerem que algumas protuberâncias não se formaram pelo mesmo processo que fez as galáxias elípticas e protuberâncias clássicas. Ainda assim, as teorias para a formação de pseudobulges são menos certas do que aquelas para protuberâncias clássicas. Pseudobulges podem ser o resultado de fusões extremamente ricas em gás que aconteceram mais recentemente do que aquelas que formaram protuberâncias clássicas (nos últimos 5 bilhões de anos). No entanto, é difícil para os discos sobreviverem ao processo de mesclagem, lançando dúvidas sobre esse cenário.

Muitos astrônomos sugerem que protuberâncias que parecem semelhantes a discos se formam fora do disco e não são o produto de um processo de fusão. Quando deixadas sozinhas, as galáxias de disco podem reorganizar suas estrelas e gás (como uma resposta a instabilidades). Os produtos desse processo (chamado de evolução secular) são freqüentemente observados em tais galáxias; tanto os discos espirais quanto as barras galácticas podem resultar da evolução secular dos discos galácticos. A evolução secular também deve enviar gás e estrelas para o centro de uma galáxia. Se isso acontecer, isso aumentaria a densidade no centro da galáxia e, assim, formaria uma protuberância com propriedades semelhantes às das galáxias de disco.

Se a evolução secular, ou a evolução lenta e constante de uma galáxia, é responsável pela formação de um número significativo de protuberâncias, então essas galáxias não experimentaram uma fusão desde a formação de seu disco. Isso significaria que as teorias atuais de formação e evolução de galáxias superestimam muito o número de fusões nos últimos bilhões de anos.

Massa central compacta

ESO 495-21 pode hospedar um buraco negro supermassivo, uma característica incomum para uma galáxia de seu tamanho.

Acredita-se que a maioria das protuberâncias e pseudo-protuberâncias hospede uma massa relativística compacta central, que tradicionalmente é considerada um buraco negro supermassivo . Esses buracos negros, por definição, não podem ser observados diretamente (a luz não pode escapar deles), mas várias evidências sugerem sua existência, tanto nas protuberâncias das galáxias espirais quanto nos centros das elípticas. As massas dos buracos negros se correlacionam estreitamente com as propriedades de protuberância. A relação M-sigma relaciona a massa do buraco negro com a velocidade de dispersão das estrelas protuberantes, enquanto outras correlações envolvem a massa estelar total ou luminosidade da protuberância, a concentração central de estrelas na protuberância, a riqueza do sistema de aglomerados globulares orbitando no os arredores da galáxia e o ângulo sinuoso dos braços espirais.

Até recentemente, pensava-se que não era possível ter um buraco negro supermassivo sem uma protuberância ao redor. Galáxias hospedando buracos negros supermassivos sem protuberâncias acompanhantes já foram observadas. A implicação é que o ambiente de protuberância não é estritamente essencial para a semeadura inicial e o crescimento de buracos negros massivos.

Veja também

Referências

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