Grupos e clusters de galáxias - Galaxy groups and clusters
Grupos de galáxias e aglomerados são maiores conhecidos limitados gravitacional objectos para surgiram até agora no processo de formação da estrutura cósmica. Eles formam a parte mais densa da estrutura em grande escala do Universo . Em modelos para a formação gravitacional de estruturas com matéria escura fria , as estruturas menores colapsam primeiro e eventualmente constroem as estruturas maiores, aglomerados de galáxias. Os clusters são formados relativamente recentemente, entre 10 bilhões de anos atrás e agora. Grupos e aglomerados podem conter de dez a milhares de galáxias individuais. Os próprios aglomerados são frequentemente associados a grupos maiores, não vinculados à gravidade, chamados de superaglomerados .
Grupos de galáxias
Grupos de galáxias são os menores agregados de galáxias. Eles normalmente não contêm mais do que 50 galáxias em um diâmetro de 1 a 2 megaparsecs (Mpc) (consulte 10 22 m para comparações de distância). Sua massa é de aproximadamente 10 13 massas solares . A propagação das velocidades para as galáxias individuais é de cerca de 150 km / s. No entanto, esta definição deve ser usada apenas como um guia, já que sistemas de galáxias maiores e mais massivos às vezes são classificados como grupos de galáxias. Os grupos são as estruturas de galáxias mais comuns no universo, compreendendo pelo menos 50% das galáxias do universo local. Os grupos têm uma faixa de massa entre as das galáxias elípticas muito grandes e os aglomerados de galáxias.
Nossa própria galáxia, a Via Láctea , está contida no Grupo Local de mais de 54 galáxias.
Em julho de 2017, S. Paul, RS John et al. definiram parâmetros de distinção claros para classificar agregações de galáxias como 'grupos de galáxias' e 'aglomerados' com base nas leis de escala que seguiram. De acordo com este artigo, agregações de galáxias com menos massa do que 8 × 10 13 massas solares são classificadas como grupos de galáxias.
Aglomerados de galáxias
Os aglomerados são maiores do que os grupos, embora não haja uma linha divisória nítida entre os dois. Quando observados visualmente, os aglomerados parecem ser coleções de galáxias mantidas juntas por atração gravitacional mútua. No entanto, suas velocidades são muito grandes para que permaneçam gravitacionalmente vinculadas por suas atrações mútuas, implicando na presença de um componente de massa invisível adicional ou de uma força atrativa adicional além da gravidade. Estudos de raios-X revelaram a presença de grandes quantidades de gás intergaláctico conhecido como meio intracluster . Este gás é muito quente, entre 10 7 K e 10 8 K e, portanto, emite raios-X na forma de bremsstrahlung e emissão de linha atômica .
A massa total do gás é maior do que a das galáxias por aproximadamente um fator de dois. No entanto, essa massa ainda não é suficiente para manter as galáxias no aglomerado. Uma vez que este gás está em equilíbrio hidrostático aproximado com o campo gravitacional do aglomerado geral, a distribuição de massa total pode ser determinada. Acontece que a massa total deduzida dessa medição é aproximadamente seis vezes maior do que a massa das galáxias ou do gás quente. O componente ausente é conhecido como matéria escura e sua natureza é desconhecida. Em um aglomerado típico, talvez apenas 5% da massa total esteja na forma de galáxias, talvez 10% na forma de gás quente que emite raios-X e o restante seja matéria escura. Brownstein e Moffat usam uma teoria da gravidade modificada para explicar as massas dos aglomerados de raios-X sem matéria escura. As observações do Bullet Cluster são as evidências mais fortes da existência de matéria escura; no entanto, Brownstein e Moffat mostraram que sua teoria da gravidade modificada também pode explicar as propriedades do aglomerado.
Métodos observacionais
Aglomerados de galáxias foram encontrados em levantamentos por uma série de técnicas de observação e foram estudados em detalhes usando muitos métodos:
- Ótica ou infravermelho : As galáxias individuais dos aglomerados podem ser estudadas por meio de imagens ópticas ou infravermelhas e espectroscopia. Aglomerados de galáxias são encontrados por telescópios ópticos ou infravermelhos, procurando por densidades excessivas, e então confirmados ao encontrar várias galáxias em redshift semelhante . As pesquisas infravermelhas são mais úteis para localizar clusters mais distantes ( redshift mais alto ).
- Raio-X : o plasma quente emite raios-X que podem ser detectados por telescópios de raios-X . O gás de cluster pode ser estudado usando imagens de raios-X e espectroscopia de raios-X. Os aglomerados são bastante proeminentes em pesquisas de raios-X e junto com o AGN são os objetos extragaláticos emissores de raios-X mais brilhantes.
- Rádio : Várias estruturas difusas emitindo em frequências de rádio foram encontradas em aglomerados. Grupos de fontes de rádio (que podem incluir estruturas difusas ou AGN) têm sido usados como rastreadores da localização do cluster. Em imagens de alto redshift em torno de fontes de rádio individuais (neste caso, AGN) foi usado para detectar proto-clusters (clusters em processo de formação).
- Efeito Sunyaev-Zel'dovich : Os elétrons quentes no meio intracluster espalham radiação do fundo cósmico de micro-ondas por meio do espalhamento Compton inverso . Isso produz uma "sombra" na radiação cósmica de fundo observada em algumas frequências de rádio.
- Lentes gravitacionais : aglomerados de galáxias contêm matéria suficiente para distorcer as orientações observadas das galáxias atrás deles. As distorções observadas podem ser usadas para modelar a distribuição da matéria escura no cluster.
Temperatura e densidade
Aglomerados de galáxias são os objetos mais recentes e massivos que surgiram na formação da estrutura hierárquica do Universo e o estudo dos aglomerados mostra como as galáxias se formam e evoluem. Os aglomerados têm duas propriedades importantes: suas massas são grandes o suficiente para reter qualquer gás energético ejetado das galáxias membros e a energia térmica do gás dentro do aglomerado é observável dentro da passagem de banda de raios-X. O estado observado do gás em um cluster é determinado por uma combinação de aquecimento por choque durante a acreção, resfriamento radiativo e feedback térmico disparado por esse resfriamento. A densidade , temperatura e subestrutura do gás de raios-X intracluster, portanto, representam toda a história térmica da formação do cluster. Para compreender melhor essa história térmica, é necessário estudar a entropia do gás, porque a entropia é a quantidade mais diretamente alterada pelo aumento ou diminuição da energia térmica do gás intracluster.
Lista de grupos e clusters
| Nome / Designação | Notas |
|---|---|
| Grupo Local | O grupo onde a Via Láctea , incluindo a Terra está localizada |
| Aglomerado de Virgem | Este aglomerado de galáxias é o mais próximo de nós |
Veja também
Referências
Leitura adicional
- Kravtsov, AV; Borgani, S. (2012). "Formação de aglomerados de galáxias". Revisão Anual de Astronomia e Astrofísica . 50 : 353–409. arXiv : 1205.5556 . Bibcode : 2012ARA & A..50..353K . doi : 10.1146 / annurev-astro-081811-125502 . S2CID 119115331 .