A Origem, Evolução e Propriedades das Galáxias Espirais

Galáxias espirais estão entre as mais belas e abundantes tipos de galáxias no cosmos. Quando os artistas desenham galáxias, as espirais são o que primeiro visualizam. Isso provavelmente se deve ao fato de que o via Láctea é uma espiral; como é a vizinha Galáxia de Andrômeda. Suas formas são o resultado de longas atividades de evolução galáctica que os astrônomos ainda estão trabalhando para entender.

As galáxias espirais são caracterizadas por seus braços amplos que se estendem da região central em um padrão espiral. Eles são subdivididos em classes com base na força com que os braços são feridos, sendo os mais classificados como Sa e os com os braços mais frouxos como Sd.

Algumas galáxias espirais têm uma "barra" passando pelo centro do qual os braços espirais se estendem. Eles são classificados como espirais barradas e seguem o mesmo modelo de subclassificação das galáxias espirais "normais", exceto com as designadores SBa - SBd. Nossa Via Láctea é uma espiral gradeada, com uma espessa "crista" de estrelas, gás e poeira passando pelo centro testemunho.

Algumas galáxias são classificadas como S0. Estas são galáxias para as quais é impossível dizer se uma "barra" está presente.

Muitas galáxias espirais têm o que é conhecido como protuberância galáctica. Este é um esferóide repleto de muitas estrelas e contém dentro de um buraco negro supermassivo que une o resto da galáxia.

Do lado, espirais parecem discos planos com esferóides centrais. Vemos muitas estrelas e nuvens de gás e poeira. No entanto, eles também contêm outra coisa: halos maciços de matéria escura. Esse "material" misterioso é invisível a qualquer experimento que tenha procurado observá-lo diretamente. A matéria escura desempenha um papel nas galáxias, que também ainda está sendo determinada.

Os braços espirais dessas galáxias estão cheios de muitas estrelas azuis jovens e quentes e ainda mais gás e poeira (em massa). De fato, nosso Sol é uma espécie de estranheza, considerando o tipo de empresa que mantém nessa região.

Dentro da protuberância central de galáxias espirais com braços espirais mais soltos (Sc e Sd), a população de estrelas é muito semelhante à dos braços espirais, jovens estrelas azuis quentes, mas com densidade muito maior.

Nos contratos, as galáxias em espiral com braços mais apertados (Sa e Sb) tendem a ter estrelas vermelhas antigas, frias e frias que contêm muito pouco metal.

E enquanto a grande maioria das estrelas nessas galáxias é encontrada dentro do plano dos braços espirais ou da protuberância, existe um halo ao redor da galáxia. Embora essa região seja dominada pela matéria escura, também existem estrelas muito antigas, geralmente com metalicidade muito baixa, que orbitam através do plano da galáxia em órbitas altamente elípticas.

A formação das características do braço espiral nas galáxias se deve principalmente ao efeito gravitacional do material na galáxia, à medida que as ondas passam. Isso pressupõe que grupos de maior densidade de massa desaceleram e formam "braços" à medida que a galáxia gira. À medida que o gás e a poeira passam por esses braços, ele é comprimido para formar novas estrelas e os braços se expandem ainda mais na densidade de massa, aumentando o efeito. Modelos mais recentes tentaram incorporar a matéria escura e outras propriedades dessas galáxias em uma teoria mais complexa da formação.

Outra característica definidora das galáxias espirais é a presença de buracos negros supermassivos em seus núcleos. Não se sabe se todas as galáxias espirais contêm um desses gigantes, mas há uma montanha de evidências indiretas de que praticamente todas essas galáxias as conterão dentro da protuberância.

Na verdade, foram as galáxias espirais que primeiro sugeriram a possibilidade de matéria escura. A rotação galáctica é determinada pelas interações gravitacionais das massas presentes na galáxia. Mas simulações em computador de galáxias espirais mostraram que as velocidades de rotação diferiam das observadas.

Ou nossa compreensão da relatividade geral era falha ou outra fonte de massa estava presente. Desde a teoria da relatividade foi testado e verificado em praticamente todas as escalas, até o momento houve resistência em desafiá-lo.

Em vez disso, os cientistas postularam a existência de uma partícula ainda não vista que não interage com a força eletromagnética - e a maioria provavelmente não a força forte, e talvez nem a força fraca (embora alguns modelos incluam essa propriedade) - mas ela interage gravitacionalmente.

Pensa-se que as galáxias em espiral mantêm um halo de matéria escura; um volume esférico de matéria escura que permeia toda a região dentro e ao redor da galáxia.

A matéria escura ainda não foi detectada diretamente, mas há alguma evidência observacional indireta para sua existência. Nas próximas décadas, novos experimentos devem ser capazes de lançar luz sobre esse mistério.

Editado e atualizado por Carolyn Collins Petersen.