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Galáxias sem Bojo e Evolução Galática

PTDC/CTE-AST/105287/2008

Investigador responsável
José Afonso (Centro de Astronomia e Astrofísica, Portugal)

Investigador responsável no CAUP
Mercedes E. Filho

Compreender a formação e a evolução de galáxias é um dos temas fundamentais da cosmologia modema. Nos últimos anos as observações fomeceram indicações importantes sobre como as galáxias devem ter evoluído no Universo, e os modelos teóricos têm-se esforçado para acompanhar estes desenvolvimentos, numa época de descobertas observacionais sucessivas, com a disponibilização de dados cada vez melhores e mais sensíveis. Os modelos clássicos de formação de estruturas num Universo de matéria escura fria, previram que as galáxias se fomnam de uma fomna puramente hierárquica, com a formação de galáxias grandes processando-se através de colisões e fusões com galáxias menores [1, 2]. Isto conduziria ao aparecimento de grandes massas bariónicas apenas a redshifts z<1. contudo as observa es revelam que existem pel menos algumas galáxias de enorme massa m>10^11 M_sol) já formadas a z~2 [3, 4], cujas estrelas aparentam ser as mais idosas da sua época (por exemplo, [5]. A teoria era ainda incapaz de prever correctamente a história observada da formação de estrelas no Universo, estimando por excesso o número de galáxias brilhantes com formação estelar. Tais lacunas conduziram à ideia de "downsizing", onde as galáxias mais massivas se formam a redshifts maiores. O "downsizing" foi implementado em modelos recentes de evolução de galáxias sob várias formas, mas mais frequentemente através de mecanismos de realimentação positiva que se estabelecem entre Núcleos Galácticos Activos (AGN) e a formação estelar na galáxia [6, 7].

Apesar das teorias actuais parecerem prometedoras na explicação da fonnação e evolução de galáxias, existe um elemento notavelmente ausente. As galáxias sem bojo não são suficientemente compreendidas - ou, não são compreendidas de todo - no contexto do esquema cosmo lógico actual. Estas galáxias são pura e simplesmente demasiado difíceis de produzir num Universo dominado por interacções e fusões. Os discos das galáxias, que se pensa fonnarem naturalmente a partir da queda de gás para halos de matéria escura [8], são facilmente perturbados e mesmo destruídos em interacções com halos, mesmo se de pequena massa [10]. Nas simulações, as galáxias dominadas por um disco e as que não apresentam qualquer bojo são produzidas com menor massa, mais densas, e com um momento angular mais baixo do que o observado (o que é conhecido como o problema do momento angular para galáxias sem bojo). Mecanismos de realimentação positiva podem minimizar o problema, mas são incapazes de o resolver [11].

As lacunas na nossa compreensão da física em galáxias sem bojo é igualmente patente ao considerar a forte correlação observada entre as massas de buracos negros supennassivos (BN) e as propriedades dos bojos das galáxias que os albergam (dispersão de velocidades estelares, massa, luminosidade; por exemplo, [12-15]). Ainda inexplicada, esta correlação deixa poucas dúvidas que a fonnação e evolução de bojos galácticos está intimamente ligada à fonnação e evolução de BNs. Em consequência, galáxias sem bojo não deveriam poder albergar um Núcleo Galáctico Activo (NGA). Contudo, várias observações de NGAs em galáxias sem bojo indicam que a existência de um bojo não é uma necessidade para um BN nuclear [16-19]. Como conjugar estas observações com a correlação BN - bojo é ainda desconhecido.

Reconhecendo a importância das galáxias sem bojo, vários grupos iniciaram recentemente estudos sistemáticos destes objectos no Universo próximo. Em particular, notamos o uso do Sloan Digital Sky Survey (SDSS) para estabelecer um padrão para o Universo local [20] e a importância da realimentação provocada por um NGA numa galáxia sem bojo, incluindo fenómenos de supressão da fonnação estelar [21; também co-investigadoras Lobo e Anton estão a liderar uma extensão de tais trabalhos com o apoio do EURO-VO AlDA Research Initiative 2008].

Neste estudo pretendemos levar a investigação para o próximo nível. Usando os melhores e mais extensos dados apropriados para o estudo do Universo intermédio e distante, pomos realizar o primeiro estudo sistemático de galáxias sem bojo a redshifts intennédios (z~0.5). Com algumas das observações mais profundas e mais exaustivas em todos os comprimentos de onda, e com o conhecimento apropriado para analisar e interpretar estes dados, realizaremos um estudo de galáxias sem bojo a z~0.5 com um nível de detalhe comparável com os estudos de galáxias sem bojo que usam o SDSS para o Universo local. Tal pennitirá detenninar a importância das galáxias sem bojo e de NGAs nestas galáxias quando o Universo tinha cerca de 60% da sua idade actual (5 mil milhões de anos no passado), numa época muito mais activa do que actualmente. Quando considerados em conjunto com os estudos locais, os resultados pennitirão começar a perceber o percurso evolucionário das galáxias sem bojo no panorama global da formação e evolução de galáxias no Universo.

Instituições & Unidades de Investigação envolvidas no projecto:
- Fundação da Faculdade de Ciências (FFC/FC/UL)
- Associação para o Desenvolvimento da Faculdade de Ciências (ADFC/FC/UP)
- Centro de Astrofísica da Universidade do Porto (CAUP/UP)
- Centro de Astronomia e Astrofísica (CAA/FC/UL)
- Centro de Investigação em Ciências Geo-Espaciais (CICG/FC/UP)
- Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (FC/UL)

Membros do projecto no CAUP:
- Catarina Lobo
- Jarle Brinchmann
- Mercedes Filho

Instituição financiadora
Fundação para a Ciência e a Tecnologia

Início: 1 janeiro 2010
Fim: 31 julho 2013


Fundação para a Ciência e Tecnologia

Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço

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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