Colisões entre galáxias


Imagem do Telescópio Espacial Hubble da Galáxia do Girino.
Imagem do Telescópio Espacial Hubble da Galáxia do Girino.

Galáxias em aglomerados estão relativamente próximas umas das outras, isto é, as separações entre elas não são grandes comparadas com seus tamanhos. O espaçamento entre as galáxias é da ordem de apenas cem vezes o seu tamanho, enquanto a distância média entre as estrelas é da ordem de 1 parsec = 22 milhões de diâmetros solares. Isso significa que provavelmente essas galáxias estão em frequentes interações umas com as outras.

Nos catálogos existentes de galáxias peculiares há muitos exemplos de pares de galáxias com aparências estranhas que parecem estar interagindo uma com a outra. Podemos entender muitos desses casos em termos de efeitos de maré gravitacional, que tendem a esticar os objetos na direção de aproximação. Os efeitos de marés entre pares de galáxias que passam perto uma da outra foram estudados por Alar e Juri Toomre (1972,Galactic Bridges and Tails, Astrophysical Journal, 178, 623; 1973, Violent tides between galaxies, Scientific American, 229, 38). Eles assinalaram três propriedades fundamentais nas interações por maré:

  1. a força de maré é proporcional ao inverso do cubo da separação entre as galáxias;
  2. as forças de maré sobre um objeto tende a alongá-lo; assim, os bojos de maré se formam no lado mais próximo e no lado mais distante de cada galáxia em relação à outra;
  3. as galáxias perturbadas geralmente giravam antes do encontro de maré e a distribuição posterior de seu material deve portanto refletir a conservação de seu momentum angular.
NGC 4038/9: um exemplo clássico de galáxias em colisão.
NGC 4038/9: um exemplo clássico de galáxias em colisão.

Como um primeiro resultado, é de se esperar que uma interação de maré entre duas galáxias puxe matéria de uma em direção à outra. Essas “pontes” de matéria realmente se formam entre as galáxias interagentes, mas também se formam caudas de matéria que saem de cada galáxia na direção oposta à outra. Devido à rotação das galáxias, as caudas e pontes podem assumir formas esquisitas, especialmente se levarmos em conta o fato de que os movimentos orbitais das galáxias estarão em um plano que forma um ângulo qualquer com a nossa linha de visada. Os irmãos Toomre têm conseguido calcular modelos de galáxias interagentes que simulam a aparência de diversos pares de galáxias com formas estranhas, vistas realmente no céu.


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Molelo calculado por Alar Toomre para uma colisão frontal entre duas galáxias, formando uma galáxia com anel.
Molelo calculado por Alar Toomre para uma colisão frontal entre duas galáxias, formando uma galáxia com anel.
Imagem obtida pelo Telescópio Espacial Hubble da Galáxia da Roda.
Imagem obtida pelo Telescópio Espacial Hubble da Galáxia da Roda.
Imagem em 21 cm de M81, a mais brilhante, M82 e NGC 3077, e um modelo de interação de sua formação, obtidos por Min Yun, do National Radio Astronomy Observatory.
Imagem em 21 cm de M81, a mais brilhante, M82 e NGC 3077, e um modelo de interação de sua formação, obtidos por Min Yun, do National Radio Astronomy Observatory.

Fusão de galáxias e canibalismo galáctico

Se as galáxias colidem com velocidade relativamente baixa, elas podem evitar a disrupção por maré. Os cálculos mostram que algumas partes das galáxias que colidem podem ser ejectadas, enquanto as massas principais se convertem em sistemas binários (ou múltiplos) com pequenas órbitas ao redor uma da outra. O sistema binário recentemente formado encontra-se envolto em um envelope de estrelas e possivelmente matéria interestelar, e eventualmente pode se fundir formando uma única galáxia. Esse processo é especialmente provável nas colisões entre os membros mais massivos de um aglomerado de galáxias, que tendem a ter velocidades relativamente mais baixas. A fusão pode converter galáxias espirais em elípticas.

O termo fusão de galáxias é usado em referência à interação entre galáxias de tamanhos semelhantes. Quando uma galáxia muito grande interage com outra muito menor, as forças de maré da galáxia maior podem ser tão fortes a ponto de destruir a estrutura da galáxia menor cujos pedaços serão então incorporados pela maior. Astrônomos chamam este processo de canibalismo galáctico.

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Observações recentes mostram que galáxias elípticas gigantes, conhecidas como galáxias cD, têm propriedades peculiares, tais como: halos muito extensos (até 3 milhões de anos luz em diâmetro), núcleos múltiplos, e localização em centros de aglomerados. Essas propriedades sugerem que essas galáxias se formaram por canibalismo galáctico.

Muitas vezes, o encontro entre as galáxias não é forte o suficiente para resultar em fusão. Numa interação mais fraca, ambas as galáxias sobrevivem, mas o efeito de maré pode fazer surgirem caudas de matéria, em um ou ambos lados das duas galáxias. Muitas galáxias com aparências estranhas, que não se enquadram em nenhuma das categorias de Hubble, mostram evidências de interações recentes. Simulações por computador mostram que sua forma pode ser reproduzida por interação de maré, em colisões. Um resultado recente de simulações em computador é a possibilidade de que colisões possam transformar galáxias espirais em elípticas: a interação pode retirar gás, estrelas e poeira das duas galáxias, transformando-as em uma elíptica. A colisão pode também direcionar grande quantidade de gás ao centro da elíptica resultante, propiciando a criação de um buraco negro.


<<<Aglomerados de galáxias

Quasares>>>


FONTE: Universidade Federal do Rio Grande do Sul – UFRGS

Créditos: Kepler de Souza Oliveira Filho / Maria de Fátima Oliveira Saraiva

© Os textos, gráficos e imagens desta página têm registro: ISBN 85-7025-540-3 (2000), ISBN 85-904457-1-2 (2004), ISBN 978-85-7861-187-3 (2013), e só podem ser copiados integralmente, incluindo o nome dos autores em cada página. Nenhum uso comercial deste material é permitido, sujeito às penalidades previstas em lei.
© Kepler de Souza Oliveira Filho & Maria de Fátima Oliveira Saraiva

Imagens Extras: NASA / HubbleSite

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