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Centro de Astrofísica da Universidade do Porto

As Galáxias Massivas do Universo

PTDC/CTE-AST/66147/2006 & FCOMP-01-0124-FEDER-007118

Investigador responsável
Jarle Brinchmann

A maior parte da matéria luminosa do Universo está contida nas galáxias massivas (45% da massa total é albergada pelas galáxias de massa superior a 1e11 massas solares). Isto significa que quase toda a formação estelar que ocorreu nas primeiras épocas da história do Universo contribuiu essencialmente para a formação destas galáxias. Por isso, conhecer a formação e evolução das galáxias massivas significa compreender a história da maioria dos bariões que compõem a matéria luminosa. As galáxias massivas albergam igualmente a maior quantidade de matéria existente sob a forma de buracos negros e são frequentemente locais de intensa actividade. Ajudam a mapear a estrutura do Universo em grande escala e, no que concerne as galáxias elípticas gigantes, só podem ser encontradas nas zonas mais densas do Universo: os enxames de galáxias. Aí, elas influenciam marcadamente as propriedades físicas do meio inter-galáctico (ICM). Apesar de tudo isto, ainda pouco se conhece realmente sobre a formação e evolução das galáxias massivas e dos seus buracos negros centrais. Tal constitui uma lacuna importante no conhecimento do conteúdo e composição da matéria do Universo. Uma das razões prende-se com o facto de as galáxias massivas serem pouco numerosas (mesmo se encerram a maior parte das estrelas do Universo). Para além do mais, as propriedades dos seus núcleos activos (AGN) e respectiva influência sobre o meio circundante só podem ser correctamente estudadas através do uso combinado de dados em diferentes comprimentos de onda. Tal requer a realização de levantamentos de grande campo em diferentes comprimentos de onda, que só há pouco tempo se tornaram viáveis.

O projecto aqui proposto consiste no estudo de galáxias massivas por três vias diferentes: 1) a interacção e transformação de galáxias massivas através de episódios de fusão, 2) os AGNs nas galáxias massivas - propriedades intrínsecas e sua influência sobre a galáxia hospedeira e sobre o meio circundante, e 3) influência do ambiente sobre as propriedades físicas das galáxias massivas, em particular nos enxames de galáxias.

Recorrendo aos dados do Sloan Digital Sky Survey (SDSS), levaremos a cabo um levantamento dos episódios de fusão de galáxias massivas ocorridos nos últimos 2.5 mil milhões de anos, de modo a estudar a interacção e o crescimento actual das galáxias massivas. Obteremos assim a maior amostra de fusões de galáxias alguma vez reunida. Analisaremos o espectro das galáxias de modo a inferir os seus parâmetros físicos, em particular a história recente de formação estelar, de modo a impôr limites observacionais às escalas de tempo envolvidas na fusão de galáxias massivas - uma quantidade ainda mal conhecida mas crucial para o conhecimento da importância relativa dos diferentes processos de formação das galáxias massivas. Consideramos que, a longo prazo, esta será uma amostra de referência para estudos de seguimento com o ALMA que permitirão compreender a fusão de galáxias em detalhe.

Crê-se que estes episódios de fusão são também os responsáveis pela alimentação do buraco negro supermassivo que se situa no centro das galáxias massivas. Por seu lado, a actividade do AGN resultante influencia o meio circundante, pelo que o nosso segundo tópico de investigação versa sobre esta interacção, a diferentes escalas. Este será um estudo levado a cabo em diferentes comprimentos de onda simultaneamente, visando a região nuclear de mais de 500,000 galáxias do catálogo SDSS. Esta amostra será usada para construir funções de massa no óptico, no rádio e dos buracos negros, para estudar as distribuições em volume e em redshift das fontes, e para inferir a história de acreção e a evolução em diferentes comprimentos de onda das diferentes sub-classes dos AGN. Este estudo despoletará também, a longo prazo, observações de alta resolução com o ALMA.

De modo a estudar a interacção entre os AGNs e o meio circundante, daremos particular atenção aos AGNs inseridos em enxames de galáxias, onde a densidade ambiente é elevada. Para tal, tomaremos um ou mais enxames de galáxias distantes e uma amostra de enxames próximos seleccionada a partir do SDSS. Obteremos observações radio destes sistemas e estudaremos as propriedades do meio intra-enxame (ICM) e sua relação com o AGN central (no caso dos enxames SDSS, recorrendo à investigação detalhada descrita anteriormente). Mais uma vez, observações futuras com o ALMA permitirão determinar - através da emissão de sincrotrão - a época da mais recente ocorrência de actividade típica de AGN e, possivelmente, da última fusão sofrida pela galáxia hospedeira.

A terceira vertente do projecto visa a interacção de galáxias em enxames. Usando observações em vários comprimentos de onda de galáxias de enxames individuais e do seu conteúdo gasoso, tem por objectivo principal compreender os mecanismos de transformação das galáxias e estabelecer as respectivas escalas de tempo.

Instituição financiadora
Fundação para a Ciência e a Tecnologia

Início: 27 julho 2007
Fim: 26 julho 2010

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O Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço é (IA) é uma nova, mas muito aguardada, estrutura de investigação com uma dimensão nacional. Ele concretiza uma visão ousada, mas realizável para o desenvolvimento da Astronomia, Astrofísica e Ciências Espaciais em Portugal, aproveitando ao máximo e realizando plenamente o potencial criado pela participação nacional na Agência Espacial Europeia (ESA) e no Observatório Europeu do Sul (ESO). O IA é o resultado da fusão entre as duas unidades de investigação mais proeminentes no campo em Portugal: o Centro de Astrofísica da Universidade do Porto (CAUP) e o Centro de Astronomia e Astrofísica da Universidade de Lisboa (CAAUL). Atualmente, engloba mais de dois terços de todos os investigadores ativos em Ciências Espaciais em Portugal, e é responsável por uma fração ainda maior da produtividade nacional em revistas internacionais ISI na área de Ciências Espaciais. Esta é a área científica com maior fator de impacto relativo (1,65 vezes acima da média internacional) e o campo com o maior número médio de citações por artigo para Portugal.

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