Uma galxia um grande sistema, gravitacionalmente ligado, que consiste de estrelas, remanescentes de estrelas, um meio interestelar de gs e poeira e um importante mas insuficientemente conhecido componente apelidado de matria escura.[1] [2] A palavra galxia deriva do grego galaxias (?a?a??a?), literalmente "leitoso", numa referna nossa galxia, a Via Lctea. Exemplos de galxias variam desde as ans, com at 10 milhes (107) de estrelas,[3] at gigantes com 100 trilhes (1014) de estrelas,[4] todas orbitando o centro de massa da galxia.As galxias contm quantidades variadas de sistemas e aglomerados estelares e de tipos de nuvens interestelares. Entre esses objetos existe um meio interestelar esparso de gs, poeira e raios csmicos. A matria escura parece corresponder a cerca de 90% da massa da maioria das galxias. Dados observacionais sugerem que podem existir buracos negros supermacios no centro de muitas, se no todas as galxias. Acredita-se que eles sejam o impulsionador principal dos ncleos galcticos ativos regio compacta no centro de algumas galxias que tem uma luminosidade muito maior do que a comum. A Via Lctea parece possuir pelo menos um desses objetos.[5]As galxias foram historicamente categorizadas segundo sua forma aparente, usualmente referida como sua morfologia visual. Uma forma comum a galxia elptica,[6] que tem um perfil de luminosidade em forma de elipse. Galxias espirais tm forma de disco, com braos curvos. Aquelas com formas irregulares ou no usuais so conhecidas como galxias irregulares e se originam tipicamente da disrupo pela atrao gravitacional de galxias vizinhas. Essas interaes entre galxias, que podem ao final resultar na sua juno, s vezes induzem o aumento significativo de incidentes de formao estelar, levando s galxias starburst. Galxias menores que no tm uma estrutura coerente so referidas como galxias irregulares.[7]Existem provavelmente mais de 170 bilhes de galxias no universo observvel.[8] [9] Em sua maioria elas possuem de 1 000 a 100 000[10] parsecs de dimetro e so separadas por distncias da ordem de milhes de parsecs.[11] O espao intergalctico preenchido com um gs tnue com uma densidade mdia de menos de um tomo por metro cbico. A maior parte das galxias est organizada numa hierarquia de associaes conhecidas como grupos e aglomerados, os quais, por sua vez, formam superaglomerados maiores. Numa escala maior, essas associaes so geralmente organizadas em filamentos e muralhas, que so circundados por vazios imensos.[12]ndice 1 Etimologia 2 Histria da observao 2.1 Via Lctea 2.2 Distino de outras galxias 2.3 Pesquisa moderna 3 Tipos e morfologias 3.1 Elpticas 3.2 Espirais 3.3 Outras morfologias 3.4 Ans 4 Dinmica e atividades incomuns 4.1 Interao 4.2 Starburst 4.3 Ncleo ativo 5 Formao e evoluo 5.1 Formao 5.2 Evoluo 5.3 Tendncias para o futuro 6 Estruturas de grande escala 7 Observao com mltiplos comprimentos de onda 8 Ver tambm 9 Referncias 10 Bibliografia 11 Ligaes externasEtimologiaA palavra galxia deriva do termo grego para a nossa galxia, galaxias (?a?a??a?, "leitoso") ou kyklos ("crculo") galaktikos ("leitoso"),[13] pela sua aparncia no cu. Na mitologia grega, Zeus coloca o filho que havia gerado com uma mulher mortal, o pequeno Hrcules, no seio de Hera enquanto ela dorme, de modo que o beb, ao tomar o leite divino, tambm se torne imortal. Hera acorda durante a amamentao e percebe que est alimentando um beb desconhecido; ela empurra o beb e um jato do seu leite espirra no cu noturno, produzindo a tnue faixa de luz conhecida como Via Lctea.[14] [15]Quando William Herschel criou o seu catlogo de objetos celestes em 1786, ele usou o termo nebulosa espiral para alguns objetos, como M31 (Galxia de Andrmeda). Eles seriam mais tarde reconhecidos como imensos aglomerados de estrelas, quando a verdadeira distncia desses objetos comeou a ser avaliada, e eles passaram a ser chamados universos insulares. Entretanto, a palavra Universo era entendida como a totalidade da existncia, o que fez esta expresso cair em desuso, preferindo-se usar o termo galxia.[16]Histria da observaoVia LcteaVer artigo principal: Via LcteaCentro galctico visto a partir do deserto do Atacama, Chile.O filsofo grego Demcrito de Abdera (450 370 a.C) props que a faixa brilhante no cu noturno, conhecida como a Via Lctea, deveria consistir de estrelas distantes.[17] Aristteles (384 322 a.C), entretanto, acreditava que a Via Lctea fosse causada pela ignio da abrasadora exalao de algumas estrelas que eram grandes, numerosas e prximas e que a ignio ocorre na parte superior da atmosfera, na regio do mundo que est continuamente com os movimentos celestiais.[18] O filsofo neoplatnico Olimpiodoro, o Jovem (c. 495 570 a.C) era cientificamente crtico desta viso, argumentando que se a Via Lctea fosse sublunar ela deveria parecer diferente em diferentes horas e lugares da Terra, e que teria paralaxe, o que ela no tem. Em sua viso, a Via Lctea era celestial. Esta ideia seria influente mais tarde no mundo islmico.[19]De acordo com Mohani Mohamed, o astrnomo rabe Alhazen (965 1037) fez a primeira tentativa de observar e medir o paralaxe da Via Lctea,[20] e ele determinou que como a Via Lctea no tinha paralaxe, ela estava muito distante da Terra e no pertencia atmosfera.[21] O astrnomo persa Abu Rayhan al-Biruni (973 1048) props que a Via Lctea era uma coleo de incontveis fragmentos com a natureza de estrelas turvas.[22] [23] O astrnomo andaluz Ibn Bajjah (Avempace, m. 1138) props que a Via Lctea era feita de muitas estrelas que quase se tocavam umas nas outras e pareciam uma imagem contnua devido ao efeito da refrao no material sublunar,[18] [24] citando sua observao da conjuno de Jpiter e Marte como uma evidncia desta ocorrncia quando dois objetos esto prximos.[18] No sculo XIV, o srio Ibn Qayyim Al-Jawziyya props que a Via Lctea era uma mirade de pequenas estrelas empacotadas juntas na esfera das estrelas fixas.[25]A forma da Via Lctea, como deduzido pelas contagens de estrelas por William Herschel em 1785; assumiu-se que o Sistema Solar estava prximo ao centro.A confirmao de que Via Lctea consiste de muitas estrelas veio em 1610, quando Galileu Galilei a observou com uma luneta e descobriu que ela era composta de um enorme nmero de estrelas fracas.[26] Em 1750, Thomas Wright, na sua obra Uma teoria original ou nova hiptese sobre o Universo, especulou (corretamente) que a galxia deveria ser um corpo em rotao de um grande nmero de estrelas mantidas juntas por foras gravitacionais, de forma similar ao Sistema Solar, mas numa escala muito maior. O disco de estrelas resultante pode ser visto como uma faixa no cu devido a nossa perspectiva de dentro do disco.[27]A primeira tentativa de descrever a forma da Via Lctea e a posio do Sol nela foi realizada por William Herschel em 1785, pela contagem cuidadosa do nmero de estrelas em diferentes regies do cu. Ele construiu um diagrama da forma da galxia, com o Sistema Solar prximo do centro.[28] Utilizando uma abordagem refinada, Jacobus Kapteyn chegou em 1920 figura de uma pequena (dimetro de cerca de 15 mil parsecs) galxia elipsoide, com o Sol prximo do centro. Um mtodo diferente por Harlow Shapley, baseado na catalogao de aglomerados globulares, levou a um desenho radicalmente diferente: um disco plano com dimetro de aproximadamente 70 mil parsecs e o Sol distante do centro. As duas anlises falharam por no levarem em considerao a absoro da luz pela poeira interestelar presente no plano galctico, mas depois que Robert Julius Trumpler quantificou este efeito em 1930 pelo estudo de aglomerados abertos, surgiu o atual desenho da Via Lctea.[29]Mosaico da Via Lctea em luz visvel, onde nota-se as regies mais brilhantes e a faixa de poeira.Distino de outras galxiasEsboo da Galxia do Rodamoinho, por William Parsons, em 1845.No sculo X, o astrnomo persa Abd al-Rahman al-Sufi (conhecido no ocidente como Azophi) fez a mais antiga observao registrada da Galxia de Andrmeda, descrevendo-a como uma pequena nuvem.[30] Esta galxia foi redescoberta independentemente por Simon Marius em 1612. Al-Sufi tambm identificou a Grande Nuvem de Magalhes, que visvel no Imen, embora no em Isfahan, a cidade da Prsia em que ele vivia; esta galxia no foi vista por europeus at a viagem de Ferno de Magalhes no sculo XVI.[31] [32] Estas so algumas das poucas galxias que podem ser observadas da Terra sem o auxlio de instrumentos pticos. Al-Sufi publicou seus achados no seu Livro de Estrelas Fixas em 964.[33]No final do sculo XVIII, Charles Messier compilou um catlogo contendo as 109 mais brilhantes nebulosas (objetos celestes com uma aparncia de nuvem), seguido mais tarde por um catlogo maior de 5 000 nebulosas reunidas por William Herschel.[27] Em 1845, Lord Rosse construiu um novo telescpio e foi capaz de distinguir entre galxias elpticas e espirais. Ele tambm conseguiu distinguir pontos individuais em algumas dessas nebulosas, dando crdito conjectura anterior de Kant.[34]Em 1912, Vesto Slipher fez estudos espectrogrficos das nebulosas espirais mais brilhantes para determinar se elas eram compostas de substncias qumicas que seriam esperadas em um sistema planetrio. Entretanto, Slipher descobriu que as nebulosas espirais tinham altos desvios para o vermelho, indicando que elas estavam se afastando a velocidades maiores do que a velocidade de escape da Via Lctea. Logo, elas no estavam gravitacionalmente ligadas Via Lctea e provavelmente no faziam parte da galxia.[35] [36]Em 1917, Heber Curtis tinha observado uma nova, a S Andromedae, dentro da Grande Nebulosa de Andrmeda (como era conhecida a Galxia de Andrmeda, objeto Messier M31). Pesquisando o registro fotogrfico, ele encontrou mais 11 novas. Curtis notou que essas novas eram, em mdia, 10 magnitudes mais fracas do que as que ocorriam em nossa galxia. Como resultado, ele foi capaz de definir uma distncia estimada de 150 000 parsecs. Ele se tornou um proponente da hiptese chamada universos insulares, que indica que as nebulosas espirais so na verdade galxias independentes.[37]Fotografia da Grande Nebulosa de Andrmeda de 1899, mais tarde identificada como a Galxia de Andrmeda.Em 1920, teve lugar o chamado Grande Debate entre Harlow Shapley e Heber Curtis, a respeito da natureza da Via Lctea, as nebulosas espirais e as dimenses do Universo. Para apoiar sua tese de que a Grande Nebulosa de Andrmeda era uma galxia externa, Curtis apontou a apario de faixas escuras lembrando as nuvens de poeira da Via Lctea, alm do significativo desvio Doppler.[38]A matria foi resolvida conclusivamente no incio dos anos 1920. Em 1922, o astrnomo Ernst pik fez uma determinao de distncia que apoiava a teoria de que a Nebulosa de Andrmeda realmente um objeto extragalctico distante.[39] Usando o novo telescpio do Observatrio Monte Wilson de 100 polegadas, Edwin Hubble foi capaz de definir as partes externas de algumas nebulosas espirais como colees de estrelas individuais e identificou algumas variveis Cefeidas, permitindo a ele estimar a distncia para a nebulosa: elas estavam distantes demais para ser parte da Via Lctea.[40] Em 1936, Hubble criou um sistema de classificao para galxias que usado at hoje, a sequncia de Hubble.[41]Pesquisa modernaA segunda galxia mais distante: UDFy-38135539.Em 1944, Hendrik van de Hulst predisse uma radiao de micro-ondas num comprimento de onda de 21 cm resultante de gs hidrognio atmico interestelar;[42] esta radiao foi observada em 1951. A radiao permitiu grande melhoria do estudo da Via Lctea, pois ela no afetada pela absoro de poeira e o seu desvio Doppler pode ser usado para mapear o movimento do gs na galxia. Essas observaes levaram postulao de uma estrutura de barra no centro da galxia.[43] Com o desenvolvimento dos radiotelescpios, o gs hidrognio pode ser pesquisado tambm em outras galxias.Nos anos 1970, no estudo de Vera Rubin sobre a velocidade de rotao do gs em galxias, descobriu-se que a massa total visvel (das estrelas e do gs) no compatvel com a velocidade do gs em rotao. Acredita-se que este problema da rotao das galxias seja explicado pela presena de grandes quantidades de matria escura invisvel.[44] [45]A partir dos anos 1990, o Telescpio Espacial Hubble permitiu o incremento das observaes. Entre outras coisas, ele estabeleceu que a matria escura em nossa galxia no poderia consistir somente de estrelas pequenas e fracas.[46] O Campo Profundo Observvel do Hubble (Hubble Deep Field), uma exposio extremamente longa de uma parte do cu relativamente vazia, forneceu evidncia de que h cerca de 125 bilhes de galxias no universo.[47] O desenvolvimento da tecnologia para deteco do espectro invisvel para o homem (radiotelescpios, cmeras infravermelhas e telescpios de raios-X) permitiu a deteco de outras galxias que no so detectveis pelo Hubble. Particularmente, pesquisas na regio do cu bloqueada pela Via Lctea revelaram certo nmero de novas galxias.[48]Tipos e morfologiasVer artigo principal: Classificao de HubbleTipos de galxias de acordo com a classificao de Hubble. Um E indica uma galxia elptica, um S uma espiral e SB uma galxia espiral barrada.Existem trs tipos principais de galxias: elpticas, espirais e irregulares. Uma descrio ligeiramente mais extensa dos tipos de galxias baseada em sua aparncia dada pela classificao de Hubble. Como esta classificao totalmente baseada no tipo morfolgico visual, ela pode desconsiderar algumas caractersticas importantes das galxias, como a taxa de formao de estrelas (em galxias starburst) e a atividade no ncleo (em galxias ativas).[7]ElpticasVer artigo principal: Galxia elpticaO sistema de classificao de Hubble identifica as galxias elpticas com base em sua elipticidade, variando de E0, quase esfricas, at E7, que so bastante alongadas. Essas galxias tm um perfil elipsoidal, o que lhes confere uma aparncia elptica independentemente do ngulo de viso. A sua aparncia mostra pouca estrutura e elas tm tipicamente pouca matria interestelar. Consequentemente, essas galxias tambm possuem uma poro pequena de aglomerados abertos e uma taxa reduzida de formao de novas estrelas. Em vez disso, elas so geralmente dominadas por estrelas mais velhas e evoludas, que orbitam o centro comum de gravidade em direes aleatrias. Neste sentido, elas tm alguma similaridade com os muito menores aglomerados globulares.[49]As maiores galxias so elpticas gigantes. Acredita-se que muitas galxias elpticas se formam devido interao de galxias, resultando em colises e junes. Elas podem crescer a tamanhos enormes (comparados com os das galxias espirais, por exemplo), e galxias elpticas gigantes so frequentemente encontradas perto do ncleo de grandes aglomerados de galxias.[50] Galxias starburst so o resultado de uma coliso galctica, que pode levar formao de uma galxia elptica.[49]EspiraisVer artigo principal: Galxia espiralA Galxia do Rodamoinho ( esquerda), um exemplo de galxia espiral no barrada.Galxias espirais consistem de um disco giratrio de estrelas e meio interestelar, juntamente com um bulbo central destacado, composto geralmente de estrelas mais velhas. Estendendo-se para fora deste bulbo existem braos relativamente brilhantes. Na classificao de Hubble, as galxias espirais so indicadas como tipo S, seguido por uma letra (a, b ou c) que indica o grau de aperto dos braos espirais e o tamanho do bulbo central. Uma galxia Sa tem braos apertados e pouco definidos, com uma regio de ncleo relativamente grande. No outro extremo, uma galxia Sc tem braos abertos e bem definidos e uma pequena regio de ncleo.[51] Uma galxia com braos pouco definidos s vezes chamada de galxia espiral floculenta, em contraste com as galxias espirais de grande desenho, que tm braos espirais proeminentes e bem definidos.[52]Em galxias espirais, os braos tm a forma aproximada de espirais logartmicas, um padro que pode ser teoricamente demonstrado como resultado de uma perturbao em uma massa de estrelas girando uniformemente. Como as estrelas, os braos espirais giram em torno do centro da galxia, mas eles o fazem com velocidade angular constante. Acredita-se que os braos espirais sejam reas de matria de alta densidade, ou "ondas de densidade".[53] medida que as estrelas se movem atravs de um brao, a velocidade espacial de cada sistema estelar modificada pela fora gravitacional da maior densidade e a velocidade retorna ao normal depois que a estrela sai pelo outro lado do brao. Este efeito similar a uma onda de desaceleraes movendo-se ao longo de uma rodovia cheia de carros em movimento. Os braos so visveis porque a alta densidade facilita a formao de estrelas, portanto eles abrigam muitas estrelas jovens e brilhantes.[54]NGC 1300, um exemplo de galxia espiral barrada.A maioria das galxias espirais possui uma faixa linear de estrelas em forma de barra que se estende para fora de cada lado do ncleo e depois se junta estrutura do brao espiral.[55] Na classificao de Hubble, elas so designadas por um SB, seguido de uma letra minscula (a, b ou c) que indica a forma do brao espiral, da mesma forma como so categorizadas as galxias espirais normais. Acredita-se que as barras sejam estruturas temporrias que podem ocorrer como resultado de uma onda de densidade irradiando-se para fora do ncleo, ou devido a uma interao de mar com outra galxia. [56] Muitas galxias espirais barradas so ativas, possivelmente como resultado de gs sendo canalizado para o ncleo ao longo dos braos.[57]A Via Lctea uma grande galxia espiral barrada em forma de disco,[58] com cerca de 30 mil parsecs de dimetro e mil parsecs de espessura. Ela contm cerca de 200 bilhes de estrelas.[59] e tem uma massa total de 600 bilhes de vezes a massa do Sol.[60]Outras morfologiasObjeto de Hoag, um exemplo de uma galxia em anel.Objeto de Hoag, um exemplo de uma galxia em anel.NGC 5866, um exemplo de uma galxia lenticular.NGC 5866, um exemplo de uma galxia lenticular.Galxias peculiares so formaes galcticas que desenvolvem propriedades no usuais devido a interaes de mar com outras galxias. Um exemplo disto a galxia em anel, que possui uma estrutura de estrelas e meio interestelar em forma de anel, circundando um ncleo vazio. Acredita-se que uma galxia em anel acontece quando uma galxia pequena passa pelo ncleo de uma galxia espiral.[61] Um evento desses pode ter afetado a Galxia de Andrmeda, uma vez que ela apresenta uma estrutura multi-anel quando observada pela radiao infravermelha.[62] Uma galxia lenticular uma forma intermediria que possui propriedades tanto de galxias elpticas quanto de espirais. Elas so categorizadas como tipo S0 na classificao de Hubble e possuem braos espirais mal definidos, com um halo elptico de estrelas.[63] Galxias lenticulares barradas so denominadas Sb0 na classificao de Hubble.Alm das classificaes mencionadas acima, existe um nmero de galxias que no podem ser prontamente classificadas na morfologia espiral ou elptica. Essas so classificadas como galxias irregulares. Uma galxia Irr-I possui alguma estrutura, mas no se alinha adequadamente com a classificao de Hubble. Galxias Irr-II no possuem qualquer estrutura que se parea com a classificao de Hubble e podem ter sido rompidas.[64] Exemplos prximos de galxias irregulares (ans) so as Nuvens de Magalhes.AnsVer artigo principal: Galxia anApesar da proeminncia das grandes galxias elpticas e espirais, a maioria das galxias no universo parecem ser ans. Elas so relativamente pequenas quando comparadas com outras formaes galcticas, tendo cerca de um centsimo do tamanho da Via Lctea e contendo apenas alguns bilhes de estrelas. Galxias ans ultra-compactas recentemente descobertas tm apenas 100 parsecs de largura.[65]Muitas galxias ans podem orbitar uma galxia maior; a Via Lctea tem pelo menos uma dzia desses satlites, estimando-se que haja de 300 a 500 ainda desconhecidos.[66] Galxias ans podem ser classificadas tambm como elpticas, espirais ou irregulares. Como as pequenas ans elpticas tm pouca semelhana com as grandes elpticas, elas so frequentemente chamadas galxias ans esferoidais.[67] [68]Um estudo de 27 vizinhas da Via Lctea descobriu que em todas as galxias ans, a massa central de aproximadamente 10 milhes de massas solares, independentemente de se a galxia possui milhares ou milhes de estrelas. Isto levou sugesto de que as galxias so grandemente formadas por matria escura e que o tamanho mnimo pode indicar uma forma de matria escura morna, incapaz de coalescncia gravitacional numa escala menor.[69]Dinmica e atividades incomunsInteraoColiso de galxias no Quinteto de StephanVer artigo principal: Galxia em interaoA separao mdia entre galxias dentro de um aglomerado de pouco mais de uma ordem de grandeza maior do que o seu dimetro. Logo, as interaes entre essas galxias so relativamente frequentes e tm um papel importante em sua evoluo. Pequenas distncias entre galxias resultam em deformaes devido a interaes de mar e podem causar trocas de gs e poeira.[70] [71]Colises ocorrem quando duas galxias passam diretamente uma atravs da outra e tm suficiente momento relativo para no se juntarem. As estrelas dentro dessas galxias que interagem tipicamente passam direto sem colidirem, entretanto o gs e a poeira dentro das duas formas vo interagir. Isto pode aumentar a taxa de formao de estrelas, na medida em que o meio interestelar rompido e comprimido. Uma coliso pode distorcer severamente a forma de uma ou de ambas as galxias, formando barras, anis ou estruturas similares a caudas.[70] [71]No extremo das interaes esto as junes de galxias. Neste caso, o momento relativo das duas galxias insuficiente para permitir que passem uma dentro da outra. Em vez disso, elas gradualmente se juntam para formar uma nica galxia maior. As junes podem resultar em mudanas significativas da morfologia, se comparada s das galxias originais. Quando uma das galxias tem massa muito maior, entretanto, o resultado conhecido como canibalismo. Neste caso, a galxia maior permanece relativamente inalterada pela juno, enquanto a menor rasgada em pedaos. A Via Lctea est atualmente no processo de canibalizar a Galxia An Elptica de Sagitrio e a Galxia An do Co Maior.[70] [71]StarburstVer artigo principal: Galxia starburstM82, o arqutipo da galxia starburst. Nessa galxia, a taxa de formao de estrelas 10 vezes maior que em galxias normais.[72]As estrelas so criadas no interior de galxias a partir de uma reserva de gs frio que se transforma em nuvens moleculares gigantes. Observou-se que estrelas se formam numa taxa excepcional em algumas galxias, as quais so chamadas starburst. Se elas continuassem nesse comportamento, entretanto, elas consumiriam sua reserva de gs em um tempo menor do que o tempo de vida de uma galxia. Logo, a atividade de nascimento de estrelas dura normalmente cerca de dez milhes de anos, um perodo relativamente breve na histria de uma galxia. As galxias starburst eram mais comuns no incio da histria do universo[73] e estima-se que, atualmente, ainda contribuem com 15% da taxa total de produo de estrelas.[74]As galxias starburst se caracterizam pela concentrao de gs e poeira e pela apario de novas estrelas, inclusive estrelas massivas que ionizam as nuvens circundantes, criando regies HII.[75] Essas estrelas massivas produzem supernovas, resultando em remanescentes em expanso que interagem fortemente com o gs circundante. Essas exploses provocam uma reao em cadeia de criao de estrelas que se espalha por toda a regio gasosa. Somente quando o gs disponvel foi quase todo consumido ou disperso a atividade de criao de estrelas chega ao fim.[73]A criao de estrelas est frequentemente associada com a juno ou interao de galxias. Um emplo tpico de uma interao formadora de estrelas M82, que passou por uma aproximao com a maior M81. Galxias irregulares frequentemente exibem ncleos espaados de atividade de formao de estrelas.[76]Ncleo ativoVer artigo principal: Ncleo galctico ativoUm jato de partculas sendo emitido pelo ncleo da galxia elptica M87.Uma parte das galxias observveis so classificadas como ativas, isto , uma significativa poro da produo de energia da galxia emitida por uma fonte que no so as estrelas, poeira e o meio interestelar.[77]O modelo padro para um ncleo galctico ativo se baseia em um disco de acreo que se forma em torno de um buraco negro supermacio na regio do ncleo. A radiao de um ncleo galctico ativo resulta da energia gravitacional da matria do disco que cai no buraco negro.[78] Em cerca de 10% desses objetos, um par diametralmente oposto de jatos de energia ejeta partculas do ncleo a velocidades prximas velocidade da luz. O mecanismo de produo desses jatos ainda no bem compreendido.[79]Galxias ativas que emitem radiao de alta energia na forma de raios-X so classificadas como galxias Seyfert ou quasares, dependendo da luminosidade. Acredita-se que os blazares sejam galxias ativas com um jato relativstico apontado na direo da Terra. Uma radiogalxia emite frequncias de rdio a partir de jatos relativsticos. Um modelo unificado desses tipos de galxias ativas explica suas diferenas baseado no ngulo de viso do observador.[79]Possivelmente associados a ncleos galcticos ativos (bem como a regies de formao estelar) esto as regies de linhas de emisso nuclear de baixa ionizao (low ionization nuclear emission-line regions LINERs). A emisso deste tipo de galxia dominada por elementos fracamente ionizados.[80] Aproximadamente um tero das galxias prximas so classificadas como contendo ncleos LINER. [78] [80] [81]Formao e evoluoVer artigo principal: Formao e evoluo de galxiasFormaoImpresso artstica de uma galxia jovem acretando material. Crdito Observatrio Europeu do Sul/L. CaladaOs modelos cosmolgicos atuais do incio do universo so baseados na teoria do Big Bang. Cerca de 300 mil anos depois deste evento, tomos de hidrognio e hlio comearam a se formar, num evento chamado recombinao. Quase todo o hidrognio era neutro (no ionizado) e rapidamente absorveu luz, e nenhuma estrela tinha se formado ainda. Como resultado, este perodo foi chamado de Eras Escuras. Foi a partir de flutuaes de densidade (ou irregularidades anisotrpicas) nesta matria primordial que as estruturas maiores comearam a aparecer. Como resultado, massas de matria barinica comearam a se condensar dentro de halos de matria escura fria.[82] [83] Essas estruturas primordiais acabaram se tornando as galxias que vemos hoje.A evidncia para o incio da apario de galxias foi encontrada em 2006, quando se descobriu que a galxia IOK-1 tem um desvio para o vermelho incomumente alto de 6,96, correspondendo a apenas 750 milhes de anos depois do Big Bang, fazendo dela a mais distante e primordial galxia j vista.[84] Enquanto alguns cientistas argumentam que outros objetos (como Abell 1835 IR1916) tm maiores desvios para o vermelho (e, portanto, so vistos em um estgio anterior da evoluo do Universo), a idade e composio da IOK-1 foram estabelecidas com maior confiabilidade. A existncia dessas protogalxias iniciais sugere que elas devem ter crescido nas chamadas Eras Escuras.[82]O processo detalhado pelo qual esta formao inicial de galxias ocorreu uma importante questo em aberto na astronomia. As teorias podem ser divididas em duas categorias: de cima para baixo e de baixo para cima. Nas teorias de cima para baixo (como o modelo de Eggen-Lynden-Bell-Sandage [ELS]), as protogalxias se formam num colapso simultneo de larga escala que dura cerca de cem milhes de anos.[85] Nas teorias de baixo para cima (como o modelo de Searle-Zinn [SZ]), estruturas pequenas como os aglomerados globulares se formam primeiro, e depois um nmero de tais corpos acretam para formar uma galxia maior.[86] Uma vez que as protogalxias comearam a se formar e contrair, as primeiras estrelas do halo (chamadas estrelas da Populao III) apareceram dentro delas. Estas eram compostas quase inteiramente de hidrognio e hlio, e podem ter sido massivas. Se isto aconteceu, essas estrelas enormes consumiram rapidamente seu suprimento de combustvel e se tornaram supernovas, liberando elementos pesados no meio interestelar.[87] Esta primeira gerao de estrelas reionizou o hidrognio neutro circundante, criando bolhas de espao em expanso, atravs das quais a luz poderia viajar facilmente.[88]EvoluoI Zwicky 18 (embaixo, esquerda), parece uma galxia recentemente formada.[89] [90]Um bilho de anos aps o incio da formao de uma galxia, as estruturas chaves comeam a aparecer. Formam-se aglomerados globulares, o buraco negro supermacio central e um bulbo galctico de estrelas da Populao II, pobres em metal. A criao de um buraco negro supermacio parece deter um papel relevante de regular ativamente o crescimento de galxias, por limitar a quantidade total de matria acrescentada.[91] Durante este perodo inicial, as galxias passam por um grande aumento de formao de estrelas.[92]Durante os dois bilhes de anos seguintes, a matria acumulada se dispe em um disco galctico.[93] Uma galxia continua a absorver matria proveniente de nuvens de alta velocidade e de galxias ans por toda a sua vida,[94] que se constitui principalmente de hidrognio e hlio. O ciclo de nascimento e morte estelar aumenta lentamente a abundncia de elementos pesados, permitindo ao fim a formao de planetas.[95]A evoluo das galxias pode ser afetada significativamente por interaes e colises. Junese galxias foram comuns na poca inicial, e a maioria das galxias tinha uma morfologia peculiar.[96] Tendo em vista as distncias entre as estrelas, a grande maioria dos sistemas estelares em galxias que colidem no afetada. Entretanto, a remoo gravitacional do gs e poeira interestelares que formam os braos espirais produz uma longa cadeia de estrelas conhecida como caudas de mar. Exemplos dessas formaes podem ser vistos em NGC 4676[97] e NGC 4038.[98]Como exemplo de tais interaes, a Via Lctea e a vizinha Galxia de Andrmeda esto se movendo uma em direo outra a cerca de 130 km/s e dependendo dos movimentos laterais as duas podem colidir dentro de cinco a seis bilhes de anos. Embora a Via Lctea nunca tenha colidido com uma galxia to grande quanto a de Andrmeda, h crescentes evidncias de ela ter colidido no passado com galxias ans.[99]Interaes de grande escala como esta so raras. medida que o tempo passa, junes de sistemas do mesmo tamanho ficam menos comuns. A maioria das galxias brilhantes permaneceu basicamente inalterada nos ltimos bilhes de anos, e a taxa global de formao de estrelas provavelmente teve seu pico h aproximadamente dez bilhes de anos.[100]Tendncias para o futuroAtualmente, a maior parte da formao de estrelas ocorre em galxias menores, onde o gs frio no est esgotado.[96] Galxias espirais, como a Via Lctea, s produzem novas geraes de estrelas enquanto tm nuvens moleculares densas de hidrognio interestelar nos seus braos espirais.[101] As galxias elpticas j esto desprovidas deste gs, portanto no formam novas estrelas.[102] O suprimento de material para formao de estrelas finito; quando as estrelas tiverem convertido o estoque disponvel de hidrognio em elementos mais pesados, a formao de novas estrelas chegar ao fim.[103]Acredita-se que a atual era de formao de estrelas vai continuar por at cem bilhes de anos, e ento a era estelar se concluir depois de cerca de dez trilhes a cem trilhes de anos, quando as menores e mais longevas estrelas, as pequenas ans vermelhas, comearem a morrer. Ao final da era estelar, as galxias sero compostas por objetos compactos: ans marrons, ans brancas que esto se resfriando ou frias (ans negras), estrelas de nutrons e buracos negros. Ao final, como resultado do relaxamento gravitacional, todas as estrelas cairo nos buracos negros supermacios ou sero arremessadas para o espao intergalctico, como resultado de colises.[103] [104]Estruturas de grande escalaSexteto de Seyfert um exemplo de um grupo compacto de galxias.Pesquisas nas profundezas do cu revelam que as galxias so frequentemente encontradas em associaes relativamente prximas com outras galxias. So relativamente raras as galxias solitrias que no tenham interagido significativamente com alguma outra galxia de massa comparvel no ltimo bilho de anos. Somente cerca de 5% das galxias pesquisadas foram caracterizadas como verdadeiramente isoladas; entretanto, mesmo essas podem ter interagido ou mesmo se juntado com outras galxias no passado, e podem ainda ser orbitadas por galxias satlites menores. Galxias isoladas podem produzir estrelas a uma taxa mais alta que o normal, pois o seu gs no removido por outras galxias prximas.[105]Em escala maior, o universo est continuamente se expandindo, resultando no aumento mdio da separao entre galxias individuais (ver Lei de Hubble-Humason). Associaes de galxias podem superar esta expanso em escala local por meio da sua atrao gravitacional mtua. Essas associaes se formaram cedo no universo, quando pedaos de matria escura foraram a aproximao das suas respectivas galxias. Mais tarde, grupos vizinhos se juntaram para formar aglomerados em escala maior. Este processo de juno, assim como o influxo de gs, aquece o gs intergalctico dentro do aglomerado a temperaturas muito altas, atingindo 30100 megakelvins.[106] Entre 70 e 80% da massa dos aglomerados est na forma de matria escura, enquanto 10 a 30% consiste deste gs aquecido e o pequeno percentual remanescente est na forma de galxias.[107]A maioria das galxias no universo est gravitacionalmente ligada a outras galxias. Elas formam uma hierarquia de estruturas aglomeradas semelhante a fractais, sendo as menores dessas associaes chamadas de grupos. Um grupo de galxias o tipo mais comum de aglomerado galctico, e essas formaes contm a maioria das galxias (bem como a maior parte da massa barinica) do universo.[108] [109] Para permanecer gravitacionalmente ligado a este grupo, cada membro da galxia deve ter uma velocidade suficientemente baixa para impedir que ele escape (ver Teorema do virial). Se no houver energia cintica suficiente, porm, o grupo pode evoluir para um nmero menor de galxias por meio de junes.[110]Estruturas maiores contendo muitos milhares de galxias comprimidas numa rea de alguns megaparsecs de largura so chamadas aglomerados. Aglomerados de galxias so frequentemente dominados por uma nica galxia elptica gigante, a galxia mais brilhante do aglomerado, a qual, com o tempo, devido fora de mar destri suas galxias satlites e soma as suas massas sua prpria.[111]Os superaglomerados contm dezenas de milhares de galxias, que so encontradas em aglomerados, grupos e s vezes individualmente. Na escala do superaglomerado, as galxias so dispostas em lminas e filamentos circundando vastos espaos vazios.[112] Acima desta escala, o universo parece ser isotrpico e homogneo.[113]A Via Lctea membro de uma associao chamada Grupo Local, um grupo relativamente pequeno de galxias, com um dimetro de aproximadamente um megaparsec. A Via Lctea e a Galxia de Andrmeda so as duas galxias mais brilhantes dentro do grupo; muitas das outras galxias membros so companheiras ans dessas duas galxias.[114] O prprio Grupo Local parte de uma estrutura semelhante a uma nuvem dentro do Superaglomerado de Virgem, uma grande estrutura de grupos e aglomerados de galxias centrada no Aglomerado de Virgem.[115]Observao com mltiplos comprimentos de ondaEsta imagem ultravioleta de Andrmeda mostra regies azuis contendo estrelas jovens e massivas.A poeira presente no meio interestelar opaca luz visvel. Ela mais transparente ao infravermelho distante, que pode ser usado para observar as regies interiores de nuvens moleculares gigantes e ncleos galcticos em grande detalhe.[116] O infravermelho tambm usado para observar galxias distantes, com desvio para o vermelho, que foram formadas muito mais cedo na histria do universo. Vapor dgua e dixido de carbono absorvem pores teis do espectro infravermelho, portanto telescpios de grande altitude ou espaciais so usados para a astronomia infravermelha.[117] [118]O primeiro estudo no-visual de galxias, particularmente de galxias ativas, foi feito usando frequncias de rdio. A atmosfera quase transparente ao rdio entre 5 MHz e 30 GHz (a ionosfera bloqueia sinais abaixo desta faixa).[119] Grandes interfermetros de rdio foram usados para mapear os jatos ativos emitidos pelos ncleos ativos. Radiotelescpios tambm podem ser usados para observar hidrognio neutro (radiao de 21 cm), potencialmente incluindo a matria no ionizada no universo primordial que mais tarde colapsou para formar galxias.[120]Telescpios de ultravioleta e de raios-X podem observar fenmenos galcticos de alta energia. Um claro ultravioleta foi observado quando uma estrela de uma galxia distante foi despedaada pelas foras de mar de um buraco negro.[121] A distribuio de gs quente em aglomerados galcticos pode ser mapeada por raios-X. A existncia de buracos negros supermacios nos ncleos de galxias foi confirmada pela astronomia de raios-X.[122]