FORMACIÓN DE ESTRUCTURA A NIVEL GALÁCTICO.

FORMACIÓN DE ESTRUCTURA A NIVEL GALÁCTICO.

Galaxias. ¿Que son las galaxias? Muchas estrellas ~10(7) - ~10(12). La Vía Láctea tiene:~10(11). Enormes cantidades de gas y polvo interestelar. Pueden encontrarse bajo la influencia de otras galaxias. Propiedades de las Galaxias. Numero de estrellas en la galaxia. Morfología. Población estelar. Contenido de gas. Actividad del núcleo. Ambiente local. Tiempo de observación. Diagrama de Hubble. Esquema de clasificación de galaxias. elípticas, espirales, irregulares. ¿Por qué existen diferentes luminosidades, formas, tamaños, etc.? ¿Por qué las galaxias presentan las distribuciones observadas, respecto a sus propiedades? ¿Por qué se observan correlaciones entre sus propiedades intrínsecas? Galaxias y Cosmología. Brillantes = Observables. Galaxias formadas por estrellas. Abundancia = trazar las F&E de estructura. Composición de las galaxias: estrellas, gas, polvo interestelar, materia oscura. Formación de Estrellas. Las estrellas se forman dentro de “nubes moleculares”. Estas regiones son sumamente frías (T~10−20K) Baja temperatura = altas densidades. Cuando el gas alcanza una cierta densidad, se forman las estrellas. Las regiones son densas = opacas a la luz visible = Nebulosas oscuras. Se debe usar IR y Radio. Formación de Estrellas y Población Estelar ¿Cuando se forman estrellas a gran escala en una galaxia? ¿Procesos principales que llevan a la formación estelar? ¿Tasa a la que se pueden formar estrellas en una nube de gas? ¿Eficiencia para convertir gas frio en estrellas? ¿Distribución de masa de las estrellas al nacer? Formación de Estrellas Individuales. Formación de nubes de gas. Enfriamiento y colapso = nubes moleculares y “grumos”. Formación de núcleos de alta densidad (p. disipativos). Colapso = protoestrellas. Complicaciones: Discos, estrellas binarias y cúmulos de estrellas. Galaxias de disco, Descomposición en disco y esferoide. Galaxias barradas. Brazos espiral. Contenido de Gas. Hidrogeno neutro (HI) e Hidrogeno molecular (H_2). ~5% en Sa y ~25% en Sb-c. En general la distribución de HI es mucho más extendida que la del H_2. Curvas de rotación. Formación de galaxias de Disco. Colapso disipativo de una nube de gas con rotación inicial = enfriamiento efectivo = menor energía posible, conservando el momentum angular. El estado preferido es un disco rotante. Colapso Monolítico o Acreción Continua. ¿Cómo colapsa una nube protogaláctica para formar un disco gaseoso? 1. Eggen, Lynden-Bell & Sandage (1962): colapso monolítico de una nube fría, casi esférica y con algún momentum angular inicial. Escala de tiempo corta para la formación de un disco galáctico. 2. Searle (1977): Acreción continua y mezcla de acumulaciones de gas. A medida que el gas acretado fluye hacia adentro se disipa y aumenta su rotación. Estos dos escenarios tan solo proponen dos tipos de condiciones iniciales que pueden conducir a la formación de de discos. Ninguno de los dos explica las condiciones iniciales requeridas. En cosmogonías jerárquicas (CDM): proceso de acreción y mezcla. Las galaxias se forman en halos de materia oscura = relación disco-halo. Galaxias elípticas. Propiedades Cinemáticas: Las grandes elípticas no están soportadas por rotación, sino por movimientos aleatorios. Contenido de Gas y Población de Estrellas: Poco gas frío y polvo, pero con halos extendidos de gas caliente. Poca formación de estrellas actualmente. Gigantes: principalmente estrellas viejas (población II). La mayoría de las estrellas se formaron en etapas tempranas. Formación de Galaxias Elípticas: El colapso de un sistema de N cuerpos con una configuración fría y grumosa, generalmente lleva a la formación de remanentes tipo elíptico = galaxias elípticas. Tres posibilidades: 1 Colapso de una gran masa de gas. 2 Mezcla de dos galaxias de disco de masas comparables. 3 Secuencia de mezclas de galaxias con masas mucho menores que la elíptica remanente. Colapso monolítico: Larson (1969): Las galaxias elípticas y los esferoides se formaron en alguna época temprana a través del colapso disipativo de nubes de gas y evolucionaron solo pasivamente desde entonces. Motivación: Las galaxias elípticas aparecen como sistemas estelares bien desarrollados con poblaciones de estrellas viejas. Simulaciones numéricas: La nube inicial debe ser muy grumosa, tal que el gas se enfría rápidamente y produce estrellas en sub-acumulaciones antes que el sistema colapse. La nube debe tener relativamente poco momentum angular. Problemas: No está basado en condiciones iniciales bien motivadas. Escenario de Mezclas Toomre (1977): Las estrellas se forman en discos galácticos y todas las galaxias elípticas se forman por la combinación de discos estelares. Motivación: 1 La actividad de formación de estrellas en el universo local. 2 Se dan combinaciones de galaxias en el universo local. 3 Simulaciones numéricas muestran que las combinaciones de dos discos estelares pueden producir galaxias con propiedades similares a las elípticas actuales. Problemas: 1 Los remanentes son demasiado alargados para dar cuenta de E0, E1 y E2. 2 El remanente de la combinación presenta un núcleo mucho más grande que los observados en galaxias elípticas. Solución: 1 Los progenitores tienen esferoides. 2 Múltiples combinaciones. 3 Los progenitores contienen gas. Un colapso monolítico no es necesario para explicar que las galaxias tienen estrellas viejas, ya que las estrellas se pudieron haber formado antes de formar la galaxia final. El colapso monolítico es el modelo más sencillo posible. Interacción de Galaxias. Modelos jerárquicos = muchas mezclas. Colas de marea, destrucción, mezclas, starbursts ¿Cuando y donde es más probable que se den? Propiedades de los remanentes. Interacción de Marea. Cuando un sistema extendido (galaxia) se mueve en el potencial gravitacional de otro objeto el sistema experimenta una fuerza de marea que tiende a desmembrar al sistema. Colas de Marea. La fuerza de marea involucrada en encuentros cercanos entre galaxias rotantes pueden expulsar estrellas en trayectorias en forma de arco, formando colas de marea. Fricción dinámica. Cuando un objeto se mueve a lo largo de un mar de partículas, este acelera las partículas que lo rodean, produciendo una fuerza de fricción (viscosidad) neta sobre el objeto. Mezclas de Galaxias. ¿Qué tipos de encuentros entre galaxias terminan en la mezcla de ´estas? Colisión de galaxias. Starbursts. En muchas ocasiones las galaxias que se mezclan contienen gas. Se cree que muchos starbursts se producen por interacción entre galaxias.