Dinâmica de barras e braços espirais em simulações de N-corpos e SPH

• Processo: 13/13979-5
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisador Visitante - Internacional
• Vigência: 16 de setembro de 2013 - 15 de março de 2014
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Astronomia - Astrofísica Extragaláctica
• Pesquisador responsável: Irapuan Rodrigues de Oliveira Filho
• Beneficiário: Irapuan Rodrigues de Oliveira Filho
• Pesquisador visitante: Ivanio Puerari
• Inst. do pesquisador visitante: Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE), México
• Instituição Sede: Instituto de Pesquisa e Desenvolvimento (IP&D). Universidade do Vale do Paraíba (UNIVAP). São José dos Campos , SP, Brasil
• Assunto(s): Dinâmica das galáxias Estrutura da galáxia Problemas de n-corpos Intercâmbio de pesquisadores
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Barras galácticas | Dinâmica de Galáxias | Estrutura de galáxias dicoidais | Evolução das estruturas galácticas | Processos físicos em galaxias | Simulações de N-Corpos | Sph | Dinâmica de galáxias

Resumo

Cerca de setenta por cento das galáxias no Universo local apresentam uma componente discidal fina, suportada por rotação, conhecida como o disco galáctico. Nossa compreensão da origem e evolução desta componente galáctica é crucial para entender como os Bárions se acumulam no centro de halos de matéria escura. Os discos galácticos frequentemente apresentam padrões espirais mais ou menos proeminentes, mas a origem desses padrões ainda é não completamente compreendida, mesmo depois de décadas de estudos teóricos. Estes padrões espirais, juntamente com as barras, são os principais responsáveis pela transferência de momento angular no disco. Além disso, os padrões concentram uma grande fração da formação estelar recente nas galáxias. De fato, as regiões HII, locais com altas taxas de formação de estrelas, são encontradas principalmente nos braços espirais.Existem atualmente dois pontos de vista diferentes acerca da estrutura espiral. De um lado, temos teorias de "Estrutura Espiral Quasi-Estacionária" (Quasi-Stationary Spiral Structure - QSSS) de C.C.Lin & F. Shu, ou a "Teoria Modal", de G. Bertin e colaboradores. Ambas explicam a estrutura espiral invocando padrões de longa duração. Em teorias como a "Swing Amplification" ou a "Stochastic Self-Propagating Star Formation" (SSPSF), os padrões espirais são entendidos como a amplificação de pequenas perturbações recorrentes nos discos. A estrutura em espiral é então transitória e recorrente. Há evidências observacionais que dão suporte a ambas as teorias. Podemos supor então que, sob certas condições, os braços espirais podem ser as ondas de densidade propostos pelo cenário de "longa duração" (giga anos). Em outros casos, a formação das galáxias e os processos evolutivos se dão por Swing Amplification, produzindo braços recorrentes e de curta duração (centenas de milhões de anos).Neste projeto pretende-se realizar uma série de simulações de N-Corpos e SPH: N-Corpos é uma técnica "sem colisões" e SPH permite incluir a componente gasosa. Os modelos são construidos com disco e halo, e às vezes incluem também um bojo. Ao alterar alguns parâmetros iniciais, em especial a dispersão de velocidade e altura do disco, ou a razão entre a massa do disco e a massa da galáxia, podemos estudar a formação e evolução dos padrões espirais para diferentes modelos. Desta forma, vamos tentar entender as condições que favorecem os cenários de vida longa ou curta para a estruturas espirais em galáxias. As simulações serão analisados através de transformadas de Fourier uni e bi-dimensionais (FT1D/FT2D) que nos dão a intensidade, o tempo de vida, e a velocidade angular para diferentes padrões espirais em cada evolução de modelo.Nós já rodamos e fizemos análises preliminares de algumas simulações com 1,2 e 8 milhões de partículas. Nossos principais modelos são três: um dominado por disco, outro dominado por um bojo central e, finalmente, um dominado pelo halo. Nos primeiros modelos ocorre muito rapidamente a formação de uma barra, antes do primeiro gigayear, e permanece por um par de gigayears. A presença de um bojo central retarda a formação da barra. Um halo muito importante pode suprimir completamente a formação da barra. Os padrões em espiral que aparecem nas nossas simulações são amplificados por um processo semelhante ao "Swing Amplification". Os braços espirais são transientes e recorrentes, com uma escala de tempo de vida de algumas centenas de milhões de anos. (AU)