Antares - Observatorio Virtual - P08 :Morfología de galaxias en el

Transcripción

Antares - Observatorio Virtual - P08 :Morfología de galaxias en el Cúmulo de Virgo
ANTARES
OBSERVATORIO VIRTUAL
PRÁCTICA 8:
MORFOLOGÍA DE GALAXIAS EN EL CÚMULO DE VIRGO
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Objetivos
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Material
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El sistema de clasificación de Hubble
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Un paseo por el Cúmulo de Virgo
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Clasificación morfológica según el esquema de Hubble
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Estimación del tamaño y distancia relativa entre galaxias
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Imágenes de galaxias en Internet
Objetivos:
El objetivo fundamental de esta práctica consiste en familiarizarse con el sistema
introducido por Edwin Hubble para la clasificación morfológica de las galaxias. En este
sistema, las galaxias se clasifican en diferentes tipos según su apariencia. Por último se
estiman los tamaños y las distancias entre galaxias.
Material:
Mediante el observatorio virtual se lleva a cabo una inspección de imágenes de varias
galaxias de muy diferente aspecto pero todas ellas pertenecientes al cúmulo de Virgo. El
instrumento utilizado consiste en una cámara de última generación con óptica adaptativa
disponible en el telescopio de diez metros.
Las galaxias son sistemas compuestos por un gran número de estrellas y análogos a
nuestra Vía Láctea. Antes de que su auténtica naturaleza fuese conocida, se encontraban
encuadradas en la categoría general de nebulosas. Después, cuando se tuvo certeza de
que eran otros sistemas externos a nuestra galaxia, recibieron el nombre de nebulosas
extragalácticas, una denominación muy confusa que fue siendo substituida por la palabra
galaxias.
file:///E|/antares/obser0/08morfogalaxias/p80.html (1 de 3) [13/3/2000 0.07.00]
Fig. 1: Clasificación de Hubble
En términos generales, las galaxias se observan de dos tipos principales: espirales y
elípticas. La forma espiral fue fotografiada por primera vez por Lord Rosse en 1846 con un
telescopio reflector de 1.8m. Se trataba de la famosa galaxia torbellino M51, en la Osa
Mayor. En 1924, Hubble subdividió las galaxias espirales y elípticas en un esquema llamado
el diagrama de horquilla (ver Fig. 1).
En este esquema, las galaxias elípticas se sitúan en una secuencia en la que el
aplanamiento crece desde las E0 (esférica) hasta las E7 (lenticular).
Las galaxias espirales se dividen a su vez en ambos brazos de la horquilla. Por un lado
aquellas con un núcleo normal (tipo S) y por el otro aquellas que presentan una barra en el
centro (tipos SB). Cada uno de estos tipos se subdivide en a, b y c, dependiendo del mayor
o menor enrollamiento e importancia relativa de los brazos respecto al total de la galaxia.
Así, una galaxia tipo Sa tiene unos brazos muy enrollados pero que contribuyen poco al la
luminosidad total del sistema. Hubble añadió también el tipo S0 para aquellas galaxias de
forma aplanada con unos brazos mínimos o totalmente inexistentes. Posteriormente se
añadió en el extremo derecho de la secuencia una clase llamada "galaxias irregulares",
reservada a aquellos objetos con aspecto irregular que no se podían clasificar en ninguno
de los tipos previamente citados.
La secuencia de Hubble también refleja un cambio en las poblaciones estelares de cada
tipo. Mientras las galaxias elípticas están formadas por estrellas viejas, las espirales tienen
poblaciones más jóvenes y suelen ser ricas en gas.
ANTARES
PRÁCTICA 8:
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Objetivos
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Material
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Las galaxias tienden a formar grupos, aglomeraciones o cúmulos de galaxias. El primero
en darse cuenta de esto fue el astrónomo inglés William Herschel. Según Herschel, había
ciertas zonas en el cielo en las que se encontraba un gran número de galaxias. Una de
estas zonas era la constelación de Virgo, situada en el cielo de primavera para el hemisferio
norte. Una mirada cuidadosa a cualquier atlas del cielo revela más de cien galaxias en una
zona de doce grados en torno a las coordenadas 12h 27m + 13 deg 30’. El cúmulo de Virgo
es el cúmulo más cercano a nuestra Vía Láctea, contiene varios miles de galaxias y se sitúa
a una distancia de unos sesenta y cinco millones de años-luz.
Con nuestro observatorio virtual podemos visitar la zona central de éste rico cúmulo de
galaxias. Seleccionando la práctica titulada "Morfología de galaxias en el cúmulo de Virgo",
el navegador nos da paso a la imagen panorámica de los diferentes telescopios. Para este
tipo de estudios elegiremos el telescopio de mayor abertura posible, en este caso el
telescopio de diez metros, ya que está dotado de una cámara con óptica adaptativa que nos
permitirá sacar el máximo provecho de las imágenes que tomemos. Una vez que hemos
accedido a la consola del telescopio y éste se ha dirigido a la zona de Virgo, estamos en
disposición de comprobar por nosotros mismos la gran densidad de galaxias de la zona.
Desplazémonos lentamente, con la ayuda de los botones de navegación de la consola,
deteniéndonos en cada una de las nubecillas difusas que veamos aparecer en el campo. En
algunas zonas concretas el número de galaxias llegar a ser incluso mayor que el de
estrellas. Vemos galaxias de forma claramente elíptica, otras nos muestran brazos
espirales que las clasifican automáticamente en la categoría de espirales. El cúmulo de
Virgo sólo contiene galaxias de las denominadas normales, ya que no hay ninguna de tipo
irregular.
Los astrónomos también clasifican los cúmulos de galaxias como regulares o irregulares,
dependiendo de la forma y distribución global del sistema. El cúmulo de Virgo por ejemplo,
está clasificado como un cúmulo irregular debido a que las galaxias que lo forman están
diseminadas de manera mas o menos anárquica por el cielo. Nuestro Grupo Local también
está considerado como un cúmulo irregular. Por el contrario, un cúmulo regular tiene una
forma claramente esférica, con una marcada concentración de galaxias en su centro.
ANTARES
PRÁCTICA 8:
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Objetivos
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Material
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Fig. 2: Cúmulo de Virgo
Vamos a intentar clasificar una serie de galaxias según el esquema de la clasificación de
Hubble. En la figura de más abajo se proporciona una carta de identificación en la que se
han numerado las galaxias de Virgo en orden creciente de Oeste a Este.
Centremos nuestra atención en una pequeña muestra representativa del total. Se trata de la
lista de galaxias que figura en la tabla a continuación. Con ayuda de la carta de
identificación podemos dirigir hacia allí nuestro telescopio y tomar una imagen de cada
uno de los objetos. Para ello, una vez centrada la galaxia de interés, debemos iniciar la
consola de medida, y utilizar un tiempo de exposición prudencial, como por ejemplo 30
segundos.
Galaxia
Número en la carta
Coordenadas X,Y
Tipo estimado
747,585
E3
NGC4406 (M86)
17
NGC4374 (M84)
12
NGC4458
28
517,467
E0
NGC4402
16
753,517
SBc
NGC4438
26
Interacción
NGC4477
34
SBa
NGC4473
31
NGC4435
24
NGC4459
29
NGC4461
30
Sc
S0
Clasificación de las elípticas
En general, las elípticas de gran tamaño y forma completamente circular (tipo E0), así como
las espirales que se nos presentan de cara son las más fáciles de clasificar. Hará falta una
mirada detallada a los objetos que aparezcan claramente elongados para distinguir si son
tipo elíptica o tipo espiral con el plano inclinado respecto al plano del cielo. En ambos
casos el centro de la imagen es oscura, pero las zonas exteriores de una galaxia espiral
muestran irregularidades, mientras que las zonas exteriores de una galaxia elíptica son
muy suaves.
Reglas para la clasificación de las galaxias espirales
En el caso de las galaxias espirales es más difícil clasificar aquellas que aparecen
inclinadas que aquellas que aparecen de cara. Es conveniente tener en cuenta las
siguientes reglas generales:
● Las galaxias son cada vez más aplanadas a medida que nos movemos de izquierda a
derecha en el esquema de Hubble. Así, las galaxias de tipo Sa muestran un bulbo
central cuando se las observa de cara.
●
Los brazos espirales contienen nubes de polvo que se muestran como trazos
oscuros superpuestos al brillo del disco de una posible galaxia muy inclinada
respecto al plano del cielo.
●
Incluso a pesar de las dificultades que podamos tener clasificando una galaxia con
una inclinación importante, siempre seremos capaces de discernir si presenta una
barra.
●
En algunas ocasiones, puede ocurrir que no seamos capaces de clasificar un objeto
más allá de tipo "E" o tipo "S".
Clasificación morfológica
Con esta serie de reglas mnemotécnicas probemos a obtener las coordenadas (X,Y) y
clasificar morfológicamente cada uno de estos objetos. Comparemos los tipos que
nosotros hemos asignado con los oficialmente asumidos y que aparecen en la última
columna de la tabla.
Ya incluso para estas galaxias del cúmulo de Virgo se hace evidente que la clasificación
morfológica de un objeto se hace más difícil tan pronto su tamaño se hace más pequeño.
Un buen ejemplo es la débil galaxia situada al Sudeste de NGC4477. Esto ilustra el
problema de la clasificación morfológica de las galaxias distantes, con unos tamaños
aparentes muy pequeños, así como la importancia de disponer de instrumentos
astronómicos que nos proporcionen la mejor resolución espacial posible.
ANTARES
PRÁCTICA 8:
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Objetivos
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Material
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Estimación del tamaño y distancia relativa
entre galaxias
En una sección anterior ya hemos mencionado que el cúmulo de Virgo se encuentra a unos
65 millones de años-luz. Esta distancia es tan grande que las pequeñas distancias que
separan a una galaxia de otra pueden considerarse despreciables y suponer que todas las
galaxias que estamos viendo y que pertenecen al cúmulo se encuentran a la misma
distancia entre nosotros.
Una vez conocida la distancia al cúmulo, podemos medir tamaños y distancias aparentes y
transformarlos en distancias reales. Como referencia para la escala de la imagen con la que
estamos trabajando, podemos consultar en la base de datos extragalácticos de la NASA :
NED: http://nedwww.ipac.caltech.edu/
el tamaño aparente de cualquiera de las galaxias presentes. Se trata simplemente de
seleccionar el tipo de búsqueda "by name" y escribir allí el nombre de la galaxia cuyos
datos queremos consultar. Tras un momento de espera que depende por completo de
cómo esté de saturada la red, obtendremos un listado con todas las propiedades físicas
que se conocen del objeto de interés y las referencias de donde se ha extraído la
información.
Así por ejemplo, la galaxia NGC4461, localizable con el número 30, tiene un eje mayor de
tres y medio minutos de arco. Si tomamos una imagen con nuestra consola obtendremos
una longitud de 20 píxeles para la máxima longitud de esta galaxia (ver figura). Por lo tanto,
cada píxel corresponde a diez y medio segundos de arco, o lo que es lo mismo, 0.175
minutos de arco.
Fig. 3:
Conocido la escala de la imagen y la distancia a los objetos, midamos con nuestra consola
los tamaños y distancia aparentes entre varios de los objetos que se aprecian en el campo.
Como ejemplo podemos tomar el sistema formado por las galaxias NGC4461 (número 30) y
NGC4458 (número 28), y que están representadas en la figura.
Si intentamos determinar el tamaño físico de la galaxia central del cúmulo, M86, o el de su
compañera M84, los resultados pueden sorprendernos en un primer momento.
Dependiendo de cómo hagamos la estimación, esta galaxia resulta tener un tamaño de casi
un millón de años-luz o incluso más. Pero sabemos que nuestra Vía Láctea tiene un
diámetro de unos cien mil años-luz. ¿Hemos hecho algo mal?. La respuesta es que no.
Tanto M86 como M84 son dos galaxias enormes, con un tamaño de más de diez veces el de
una espiral o elíptica normal. Se trata de galaxias gigantes que se cree han canibalizado
otras galaxias que han pasado en algún momento por las inmediaciones del centro del
cúmulo.
ANTARES
PRÁCTICA 8:
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Objetivos
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Material
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Las galaxias son unos objetos de los que existe una gran cantidad de información
disponible en Internet. A continuación se proporcionan una serie de direcciones con datos
e imágenes CCD tomadas por aficionados de las galaxias más conocidas:
●
http://w3.ct.astro.it/oggmessier2.html Imágenes de todos los objetos Messier
●
http://zebu.uoregon.edu/galaxy.html Todo tipo de información sobre galaxias
●
http://zebu.uoregon.edu/messier.html Imágenes CCD de objetos Messier
●
http://cfa-www.harvard.edu/projects/nga/ Atlas de galaxias enanas cercanas
●
http://newt.phys.unsw.edu.au/~mgb/astroimages.html Fotografías en color tomadas
con el telescopio AAT de 3.9m del observatorio Anglo-Australiano
●
http://www.seds.org/billa/gco/intro.html Archivo de imágenes del NGC
●
http://www.galaxyphoto.com/ Todo tipo de fotografías de galaxias
●
http://astro.princeton.edu/~frei/galaxy_catalog.html Las 113 galaxias más cercanas
●
http://www.syz.com/images/ Biblioteca de imágenes astronómicas
●
http://www.cv.nrao.edu/fits/www/yp_pictures.html Todo tipo de imágenes
astronómicas compiladas por el observatorio nacional de radioastronomía EEUU

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