INTRODUÇÃO
Em noites límpidas e sem lua, longe das luzes artificiais das áreas urbanas, pode-se ver claramente no céu, por volta das 23 horas, uma faixa nebulosa difusa atravessando o hemisfério celeste de um horizonte a outro, dentro de uma estreita faixa chamada de Zodíaco pelos antigos, por onde transitam todos os planetas do nosso Sistema Solar. Chamamos a essa faixa Via Láctea, devido à sua aparência, que lembrava aos povos antigos um caminho esbranquiçado como leite. Sua parte mais brilhante fica na direção da constelação de Sagitário, sendo melhor observável no Hemisfério Sul durante as noites de inverno. Da posição do Sol onde estamos a Galáxia é vista de perfil, daí a forma de faixa.
Via Láctea.
Todas as estrelas que vemos a olho nu numa noite bem escura estão relativamente próximas do nosso sistema solar, a poucas centenas ou milhares de anos-luz, e todas elas, incluindo o nosso Sol, fazem parte da Via Láctea, ou seja, nós só enxergamos a olho nu a nossa vizinhança na galáxia, uma "bolha" de algumas unidades de milhar de anos-luz, uma pequena fração da Via Láctea. Para exemplificar melhor, se a nossa galáxia fosse do tamanho de um CD, o que vemos a olho nu seria do tamanho de um botão de camisa.
Se considerarmos somente as estrelas observáveis a olho nu que uma pessoa dotada de boa vista poderia distinguir sem o uso de telescópios, estas são cerca de 8.500 estrelas (esses cálculos se baseiam em medições do brilho das estrelas que tem o índice de magnitude aparente* menor que 6,5). O cômputo inclui tanto as estrelas visíveis no verão quanto as que se pode ver no inverno, e tanto as que são visíveis no hemisfério norte quanto as que se pode ver no hemisfério sul. Há poucos lugares nos quais o céu seja escuro o bastante para permitir a apreciação de estrelas tão tênues.
(*) Antes da invenção do telescópio, os antigos astrônomos gregos dividiram as estrelas em seis categorias, às quais designaram magnitudes. As mais brilhantes integravam o grupo de primeira magnitude, e as mais tênues que ainda assim podiam ser distinguidas a olho nu eram os astros de sexta magnitude. É possível determinar de modo genérico a qualidade do céu para a astronomia observando a Ursa Menor, a constelação da estrela polar, visível durante os 12 meses do ano. As quatro estrelas do retângulo da Ursa Menor tem magnitudes dois, três, quatro e cinco. Basta determinar quantas delas estão visíveis para avaliar a qualidade do céu em termos de observação. Caso a estrela de magnitude cinco esteja visível, poderíamos definir o céu como sendo "cinco estrelas", para cada estrela que se pode ver da Terra, existem 20 milhões de estrelas na galáxia cujo brilho é tênue demais ou que estão distantes demais para que se possa vê-las. Numa cidade, os nossos olhos não conseguem vislumbrar além de umas duzentas. (céu urbano mag.lim = 3,5; suburbano mag.lim= 4,5; céu rural mag.lim. = 5,5; céu muito remoto e limpo mg.lim. = 6,5). A estrela mais distante observável a olho nu dista 10.000 anos-luz.
Na melhor das hipóteses, de qualquer dado ponto de observação só existiriam 2,5 mil estrelas visíveis, em uma noite sem lua e em lugar sem contaminação atmosférica ou de luz artificial.
Além das estrelas da nossa galáxia, podemos ver quatro outros corpos celestes extragalácticos (ou seja, que não fazem parte da nossa galáxia): a galáxia de Andrômeda - o objeto celeste mais afastado de nós ainda visível a olho nu - a Grande Nuvem de Magalhães e a Pequena Nuvem de Magalhães (ambas são galáxias anãs irregulares satélites da nossa galáxia, visíveis a olho nu e apenas no Hemisfério Sul) e a Galáxia do Triângulo. Em tempo, a nebulosa da Tarântula, situada na Grande Nuvem de Magalhães, a 160 mil anos-luz daqui, é a única nebulosa extragaláctica que podemos ver a olho nu de um local bem escuro.
Nebulosa Tarântula
(Imagem Telescópio Espacial Hubble)
A Via Láctea é a galáxia onde está localizado o Sistema Solar da Terra. É uma estrutura constituída por cerca de duzentos bilhões de estrelas (algumas estimativas colocam esse número no dobro, em torno de quatrocentos bilhões).
Podemos vê-la ao longo do ano em todos os quadrantes do céu, mas no verão ela brilha mais, porque é nesse momento que se pode contemplar a porção central da galáxia. Nos meses de Inverno olhar o Céu noturno equivale a olhar para os bordos da galáxia e por isso não vemos nada comparável à visão do céu no verão.
Via Láctea,
observada da nossa perspectiva em uma região de céu límpido (olho nu).
MITOLOGIA
Na mitologia grega, ela originou-se após Hércules apertar com força o seio de Hera, enquanto era amamentado. Hércules, um dos heróis mais populares da mitologia grega, filho de Zeus (chamado de Júpiter na mitologia romana) e Alcmena (mulher de Anfitrião, rei de Tebas). Enquanto o seu marido estava na guerra, Zeus tomou a sua forma para enganar Alcmena Durante três dias consecutivos, Apolo, a pedido do pai, não percorreu o céu com o carro do sol, e durante essa longa noite, o deus dos deuses amou ardentemente Alcmena. Zeus, para torná-lo imortal, pediu a Hermes (Mercúrio, para os romanos), outro filho de Zeus, que o levasse para junto do seio de Hera, quando esta dormia, e o fizesse mamar. A criança sugou com tal violência que, mesmo após Hércules ter terminado, o leite da deusa continuou a correr e as gotas caídas formaram no céu a Via Láctea e na Terra a flor-de-lis. Assim que ela abriu os olhos, ela se soltou do pequeno Hércules, mas ele já tinha sido alimentado. Foi assim que "nasceu" a Via Láctea! Fica claro por que Via Láctea é o mesmo que "caminho do leite".
Já os seguidores de Pitágoras imaginavam-na constituída por fogos. Outras escolas antigas consideravam a Via Láctea o antigo caminho do Sol, tal quais os rios deixam suas marcas ao mudar seu rumo, sua marcha permanecia comprovada por um sem-fim de ardentes pegadas.
HISTÓRIA
Para astrônomos até o século 18 a Via Láctea era uma estreita faixa de luz, mas não se fazia idéia do que ela era composta.
O filósofo grego Demócrito (450 a.C. – 370 a.C.) foi o primeiro a propor que a Via Láctea era composta por estrelas distantes.
Em 1781, Charles Messier catalogou diversas nébulas (faixas de luz esmaecida) em todo o firmamento e classificou diversas delas como nébulas em espiral.
O astrônomo inglês de origem alemã William Herschel (1738-1822), que já era famoso por ter descoberto o planeta Urano, em 1785 mapeou a Via Láctea usando seu telescópio de 1,2 m de diâmetro. Herschel tentou estimar o tamanho e a forma da nossa Galáxia simplesmente contando quantas estrelas ele podia ver em diferentes direções no céu. Supondo que todas as estrelas tinham o mesmo brilho, ele concluiu que a Galáxia era achatada, em forma de disco e que o Sol ocupava o seu centro (hoje sabemos que o Sol se encontra na periferia). Ele não tinha como saber as distâncias das estrelas (a primeira medida da paralaxe de uma estrela foi feita só no século seguinte, em 1838), portanto ele não pode determinar o tamanho da Via Láctea.
Até o início do século XX, acreditava-se que a Via Láctea fosse um sistema relativamente pequeno, com o Sol próximo de seu centro. A primeira estimativa do tamanho da Via Láctea foi feita no início do século XX, pelo astrônomo holandês Jacobus Kapteyn (1851-1922). Kapteyn fez contagem das estrelas registradas em placas fotográficas e determinou as distâncias das estrelas próximas medindo suas paralaxes e movimentos próprios. Concluiu que a Via Láctea tinha a forma de um disco com 20.000 parsecs* de diâmetro com o Sol no centro (suas medidas também estavam erradas!).
O Parsec (símbolo: pc) é uma unidade de distância usada em trabalhos científicos de astronomia para representar distâncias estelares. O parsec é definido como a distância à qual um objecto celeste, como, por exemplo, uma estrela, está da Terra, tendo um ângulo de paralaxe de um segundo de arco (ou 1’’). O parsec corresponde 3,26 anos-luz. Um ano luz é aprox. 9.460 bilhões de km; em comparação, o Sistema Solar (do Sol a Plutão) estende-se por apenas 12 horas-luz de diâmetro (cerca de 13 bilhões de km).
Logo após a publicação do modelo de Kapteyn, em 1917 Harlow Shapley (1885-1972) publicou um modelo diferente, baseado na distribuição de sistemas esféricos de estrelas chamados aglomerados globulares (esféricos ou elipsóides) na galáxia. Os aglomerados globulares são provavelmente os sistemas mais velhos da nossa Galáxia. Eles estão distribuídos em volta do bojo e do halo Galáctico. Shapley mediu as distâncias de 150 aglomerados a partir das estrelas RR Lyrae neles presentes e assim pode mapear a sua localização na Galáxia. Ele concluiu, acertadamente, que o Sol não está no centro desta distribuição, mas se situava a 30 mil anos-luz do centro galáctico e que estava mais próximo das bordas e que esta tinha a forma de um bolsão (e não de uma superfície plana). Ele mudou completamente a concepção que havia na época da morfologia da nossa Galáxia e "tirou" o Sol do centro do Universo. Calculou um diâmetro de 100 mil anos-luz para a Via Láctea, e que havia corpos aparentemente em órbita desta, que em alguns anos depois Edwin Hubble provou serem outras galáxias. Shapely argumentou que as nébulas em espiral descobertas por Messier eram "universos-ilha", ou galáxias (retendo a terminologia grega). Mas outro astrônomo, chamado Heber Curtis, argumentava que as nébulas em espiral eram simplesmente parte da Via Láctea. O debate continuou por anos, porque os astrônomos precisavam de telescópios maiores e mais poderosos para resolver os detalhes. Foi só no final dos anos 20, quando Hubble descobriu Cefeidas na galáxia de Andrômeda, que outras galáxias foram reconhecidas como tal.
Harlow Shapley
Foi a partir do trabalho realizado pelo astrônomo norte-americano Edwin Hubble, em 1924, que houve a determinação aproximada da extensão de nosso Universo. Hubble provou pela teoria conhecida atualmente como a constante de Hubble que existem outras galáxias, e que estas se afastam de nós. Ao medir a razão (velocidade) a que as galáxias se afastavam (indicando assim que se encontravam a uma grande distância), permitiu demonstrar que afinal essas estruturas se encontravam fora da Via Láctea e eram, elas mesmas, "ilhas" constituídas por milhões ou bilhões de estrelas.
Edwin Hubble
Como puderam as primeiras observações estarem tão erradas? Devido ao fato dos astrônomos, até 1930, não saberem dos efeitos que a absorção interestelar da luz (devido à poeira) poderia causar nas observações ópticas. Hoje sabemos que o Sol está em um local onde há obscurecimento em quase todas as linhas de visada. Por este motivo Herschel viu contagens uniformes ao longo do disco e pensou que o Sol estava no centro dele. Nosso entendimento da forma real da nossa Galáxia e a conclusão de que existem muitas galáxias iguais a nossa no Universo só vieram quando indicadores de distâncias como Cefeidas e RR Lyraes foram descobertos.
MORFOLOGIA
A observação e o estudo da Via Láctea é dificultado pelo fato de o plano galáctico estar obscurecido por nuvens de poeira e gás (atômico - H e molecular - HII) que absorvem a luz visível, além do que fica muito difícil para nós visualizá-la, pois estamos dentro do próprio disco galáctico, e cercados de poeira interestelar, que bloqueia a luz.
De nossa posição o centro da galáxia está completamente encoberto por nuvens de poeira; em conseqüência, as fotos óticas fornecem apenas uma vista limitada da galáxia. Fotos mais completas foram obtidas pelo estudo de ondas de rádio, infravermelhas e outras. E podemos ter alguma idéia sobre a localização dos braços espirais usando objetos que sejam mapeadores da estrutura espiral. Existem dois tipos básicos de mapeadores: os mapeadores óticos, que são objetos brilhantes como estrelas OB, regiões HII e estrelas cefeidas variáveis, e os mapeadores em rádio. É possível deduzir a forma da galáxia parecida com um cata-vento graças a diversas observações astronômicas. As observações de nossa própria galáxia podem ser comparadas com observações de outras galáxias que também têm matéria interestelar. Nessas galáxias se vê que as nebulosas gasosas geralmente se encontram distribuídas em uma estrutura espiral. Parece então razoável supor que nossa Galáxia também tem uma estrutura espiral
Muito do que sabemos da estrutura geral da nossa galáxia é inferido a partir da observação de outras galáxias e por observação através de observatórios e satélites capazes de medições em comprimentos de onda longos, não bloqueados pelas poeiras (nomeadamente rádio, infravermelho, Raios X e SHF, principalmente, que podem penetrar a poeira presente no plano da galáxia). Com base nessas observações, os astrônomos chegaram à conclusão de que nossa Galáxia tem a forma de um disco circular, com diâmetro de cerca de 25.000 parsecs (ou 100.000 anos-luz) e espessura de 300 pc aproximadamente (cerca de 2.000 anos-luz). Se considerarmos o Sol do tamanho de um ponto final ou do tamanho do pingo de um “i”, nossa galáxia seria do tamanho dos EUA. A maioria das galáxias é menor que a nossa.
Devido às distâncias astronômicas nunca foi possível fotografar a nossa galáxia pelo lado de fora, apenas pelo lado de dentro. Na imagem acima temos a Galáxia do Cata-vento, na constelação de Ursa Maior; uma galáxia muito parecida com a nossa. Esta é a maior e mais detalhada imagem de uma galáxia em espiral já tirada pelo telescópio espacial Hubble. Cada um destes pontos luminosos é uma estrela, são aproximadamente 500 bilhões. Algumas maiores e algumas menores que nosso Sol, que é uma estrela comum. Muitas delas podem ter planetas orbitando ao seu redor. Olhando para esta imagem, a idéia de que a Terra pode ser o único planeta que abriga vida parece absurda.
CLASSIFICAÇÃO - Trata-se de uma galáxia espiral gigante. Observações recentes indicam a existência de uma barra central, colocando a nossa galáxia no grupo das espirais barradas.
Núcleo - O núcleo está localizado no centro do sistema, constituído por estrelas, de idade mais avançada (chamada de população 2), apresentando por isso uma cor mais avermelhada do que o disco. É difícil enxergarmos o núcleo de nossa galáxia, pois estamos dentro dela, há limites do que podemos ver desta perspectiva. Tem um diâmetro compacto com cerca de 3.000 anos-luz, sendo uma fonte de intensa radiação eletromagnética, provavelmente devido à existência de um Buraco Negro no seu centro. O núcleo da nossa galáxia é uma região repleta de estrelas. Eventuais planetas próximos ao núcleo teriam dias brilhantes, sem noites. É um lugar violento, onde além do Buraco Negro central supermassivo, existe grande quantidade de gás ionizado, e centenas de anãs brancas, estrelas de nêutrons e buracos negros. O centro da Galáxia fica na direção da constelação de Sagitário, numa região com alta concentração de material interestelar que impede sua visualização a olho nu ou usando detectores óticos. Distribuídos de maneira esférica, em torno do centro galáctico, estão os cúmulos globulares. O telescópio de raios X Chandra (NASA) observou a região central da nossa galáxia com um detalhe sem precedentes. A imagem cobre uma região de 900 por 400 anos-luz.
Via Láctea cercada
por cúmulos globulares ou aglomerados globulares.
Imagem obtida pelo satélite Espacial COBE/NASA.
Bulbo Central ou Bojo – É uma região elíptica de 2.000 parsecs de raio, envolvendo o núcleo. Sua forma é esférica e constituído principalmente por estrelas do tipo população 2 (estrelas velhas). Esta região da galáxia é rica em elementos pesados. Também estão presentes aglomerados globulares de estrelas semelhantes (de mesma composição), e suas órbitas são aproximadamente radiais ao redor do núcleo. A melhor maneira de estudar o bojo central é usando comprimentos de onda mais longos, como infravermelho e rádio que atravessam mais livremente a poeira e o gás do disco.
Ao centro da imagem
da Via Láctea encontra-se o bojo, com sua luminosidade
mais intensa que o disco. Imagem obtida pelo satélite espacial COBE.
O Cosmic Background Explorer (COBE), lançado a 18 de Novembro de 1989 e que operou até 1994 e conduziu três experimentos científicos destinados a estudar a radiação cósmica de fundo (espécie de eco do Big Bang). Graças aos experimentos deste satélite foi possível mostrar a precisão com que a radiação de fundo obedece à lei de corpo negro, determinar esta temperatura e mostrar ainda a existência das flutuações neste fundo de radiação. Foi o primeiro satélite construído dedicado à Cosmologia.
O disco está embebido em um halo esférico formado pelos aglomerados globulares e provavelmente grande quantidade de matéria não luminosa.
Acredita-se que o disco galáctico seja fino, com uma largura de aproximadamente 300 pc, ou seja 1/100 do diâmetro da Galáxia.
Braços Espirais - Até 1953 não se conhecia a existência deles. A visualização da estrutura espiral era ocultada pela poeira interestelar e dificultada por ser efetuada do interior da própria galáxia. As observações tanto no óptico como na freqüência de rádio indicaram que nossa Galáxia tem quatro braços espirais principais. O Sol está na borda interna de um braço pequeno chamado "braço de Órion" (ou braço local), que contém, entre outros aspectos marcantes, a Nebulosa de Órion. Internamente ao braço de Órion, encontra-se o braço de Sagitário, e externamente encontra-se o braço de Perseu. O quarto braço, que não tem um nome bem definido (por vezes chamado Braço de Cruzeiro-Centauro), parece estar entre o braço de Sagitário e o centro galáctico, mas é muito difícil de detectar por ter sua emissão misturada à emissão do centro da Galáxia.
Criação artística representando a Via Láctea vista de cima (o que jamais seria possível, pois a visão que temos dela é interna), mostrando uma barra, como indicada pelas observações no infravermelho pelo satélite Spitzer. As observações de 2008 são consistentes com somente dois braços, sendo os demais desmembramentos destes.Estima-se que ela tenha cerca de 100 000 anos luz de diâmetro, 16000 anos luz de espessura e 100 bilhões de estrelas.
Até 2008 acreditava-se que possuía 4 braços, mas imagens reveladas pelo telescópio Spitzer vieram refazer uma teoria de décadas como acreditavam todos os astrônomos. Esta descoberta vem confirmar que a Via Láctea tem apenas 2 braços, Centauro e Perseu, ambos de enorme densidade com estrelas jovens e brilhantes, mas também com estrelas velhas. Seus braços estão em movimento rotatório em torno do núcleo à semelhança de um grande cata-vento.
Satélite Espacial Spitzer de detecção em infravermelho, lançado em 2003. Como a maioria das radiações infravermelha é bloqueada pela atmosfera da Terra ela não podem ser observadas de sua superfície. Muitas áreas do espaço estão cheias de nuvens de gás e de poeira que bloqueiam a luz visível. A radiação infravermelha consegue passar por estas nuvens e permite observar estrelas em formação, o centro das galáxias e a formação de novos sistemas solares. A luz infravermelha transporta informações sobre os objetos mais frios do espaço, tal como uma pequena estrela que produz pouca luz visível, planetas extra-solares e grandes nuvens moleculares. O Spitzer faz parte do programa da NASA denominado de Programa Astronômico de Pesquisa das Origens (Astronomical Search for Origins Program). Ele foi criado para obter informações do espaço a fim de entender as origens do universo, como as estrela e galáxias se formaram. As outras missões relacionados a este programa são: Telescópio Espacial Hubbe, Chandra (Observatório de Raio-X) e o Compton (Observatório de Raios Gama).
Os braços espirais são as principais regiões de formação de estrelas em galáxias espirais e este é o lugar onde são encontradas a maioria das principais nebulosas. As áreas externas giram mais lentamente que as áreas internas. Em razão disso, gás e poeira acumulam-se em forma de espiral.
Deve-se enfatizar que há quase tantas estrelas entre os braços espirais quanto nos braços espirais. A razão porque os braços espirais são proeminentes é que as estrelas mais brilhantes estão concentradas neles.
O Sol entrou e saiu dos braços da espiral várias vezes, ao longo das 20 voltas que já deu em torno da galáxia. Atualmente, ele está na borda de um dos braços.
O brilho destes objetos é a razão pela qual os braços espirais de outras galáxias são facilmente visíveis a grandes distâncias.
Componente Esférico - A forma de disco da Via Láctea não é compacta, o centro e o bulbo central configuram uma região chamada de componente esférico. As estrelas compreendidas nesta são do tipo 1 e tipo 2, estando distribuídas de forma mais ou menos uniforme. Esta região é envolta pelo Halo e somente identificável de forma indireta.
Aglomerados Globulares – São conjuntos de estrelas de forma aproximadamente esférica cujo interior é muito denso podendo, inclusive, ter até um milhão de estrelas, que provavelmente se formaram na mesma época e a partir da mesma nuvem. A grande maioria desses aglomerados se formaram há mais ou menos 13 bilhões de anos e possuem portanto algumas das estrelas mais velhas já catalogadas. Lá existe uma grande quantidade de anãs vermelhas, que possuem poucos elementos pesados, pois foram formadas antes de tais elementos serem gerados nas explosões das Supernovas. Os aglomerados globulares não contêm gás ou poeira e as suas estrelas mais massivas encontram-se em estágios evolutivos mais avançados. Como a massa é um dos parâmetros determinantes na evolução de uma estrela, as estrelas de um aglomerado podem estar em diferentes estágios evolutivos, apesar de terem a mesma idade, uma vez que as estrelas de massas maiores evoluirão mais rapidamente do que as estrelas de massas menores. Geralmente localizam-se longe do plano galáctico e, às vezes, muito além disso, no distante espaço intergaláctico. Estão distribuídos em uma extensa região esférica ao redor da Galáxia chamada halo galáctico. Exemplos: 47 Tucanae, omega centauri, Messier 15. O tamanho médio aproximado de um aglomerado globular é de 100 anos-luz.
Aglomerados Estrelares Abertos ou Irregulares – Antigamente chamados de aglomerados galácticos, são sistemas estelares ou aglomerações de corpos celestes cuja forma é irregular e englobam centenas de estrelas. Estão concentrados no plano galáctico e tem forma e dimensão variadas. O plano galáctico é uma região rica em gás e poeira e alguns destes aglomerados estão ainda envoltos por gás e poeira. Esta é uma indicação de que os aglomerados abertos são objetos jovens, com idades que variam de 1 milhão a 1 bilhão de anos. O número de estrelas varia de 100 a 1.000 e seus diâmetros que variam de 1,5 a 20 parsecs (3,26 anos-luz). Na Via Láctea estima-se que existam em torno de 20 mil Aglomerados Estelares Abertos, sua detecção é difícil devido à obscuridade gerada pelas nebulosas de matéria escura entremeando o espaço intergaláctico. São conhecidas naquela região cerca de quarenta mil estrelas que formam aproximadamente mil associações ou aglomerados estelares. Exemplos: Plêiades (o mais conhecido e estudado, estas possuem de sete a nove estrelas visíveis a olho nu dependendo das condições de visibilidade, porém a população estelar chega entre 700 a 800 corpos quando observadas mais amiúde), Hyades, Caixa de jóias (NGC 4755).
ROTAÇÃO DIFERENCIAL DA GALÁXIA
A Via Láctea descreve como um todo um movimento de rotação. Seus componentes não se deslocam à mesma velocidade. As estrelas que estão a uma distância maior do centro, movem-se a velocidades mais baixas do que as mais próximas. De fato, para dar uma volta completa em torno de si mesma, nossa galáxia leva 250 milhões de anos, embora viajando a respeitáveis 250 km/s. Da mesma maneira que o movimento orbital dos planetas evita com que estes caiam sobre o Sol, o movimento das estrelas e nuvens ao redor do centro galáctico faz com que estes fiquem em seus devidos lugares. Sem este movimento de rotação, a força de gravidade mútua entre os corpos já teria feito com que o Sol e todos os outros objetos do disco Galáctico tivessem caído sobre o centro Galáctico.
IDADE DA VIA LÁCTEA
A Via Láctea tem cerca de 13 bilhões de anos. Cabe lembrar que o Universo tem aproximadamente 13.7 mil milhões de anos. Este número, depois de décadas de estimativas, algumas até bastante variadas, foi aperfeiçoado, com um erro de 200 milhões de anos. Os cientistas usaram observações espaciais de uma radiação de fundo de microondas que tinha sido libertada como um nevoeiro denso pouco depois da formação do Universo. Esta radiação de fundo sugere também que as primeiras estrelas se formaram aproximadamente 200 milhões de anos depois do Big Bang, quando, de acordo com os teóricos, este "nevoeiro" se levantou. Os astrônomos já sabiam que a Via Láctea se encontra entre as galáxias mais antigas. As novas observações sugerem que foi de fato uma das primeiras a ser "construída".
Nota: onde M =
Milhão
GRUPO LOCAL
A Via Láctea está inserida no chamado Grupo Local de galáxias, que é constituído por cerca de 49 outras galáxias. As principais são a Via Láctea (a mais maciça) e a galáxia de Andrômeda (M31) - a de maior dimensão -, separadas entre si em cerca de 2,6 milhões de anos-luz; destacam-se também as galáxias da Grande e Pequena Nuvem de Magalhães e a galáxia do Triângulo (M33). Estas quatro galáxias concentram 90% de toda a luz visível emitida pelo Grupo Local. Rigorosamente, o Grupo Local pode ser considerado um grupo quádruplo de galáxias.
As duas galáxias espirais gigantes estão em órbita de um centro de massa comum. As restantes galáxias do Grupo Local são de pequenas dimensões ou anãs e de forma irregular, sendo que algumas são satélites quer da nossa galáxia (como as famosas nuvens de Magalhães) quer da de Andrômeda. Ao todo, o grupo local está aglomerado no interior de um volume de espaço cujo diâmetro mede uns 5 milhões de anos-luz. Existem cerca de 700 bilhões de estrelas no nosso grupo local de galáxias!
Andrômeda, NGC 224, M 31 (Messier 31) – Textos persas do século X mencionam uma nuvem pequena no céu. Significado do nome: Andrômeda quer dizer "a princesa", a filha de Cassiopéia na mitologia. É uma enorme espiral com uma região central muito brilhante de onde se estendem dois braços simétricos. A matéria absorvente, perto das espiras, esconde parte do núcleo e dos braços. Localizada a cerca de 2.900.000 anos-luz (0,889 megaparsecs) de distância na direção da Constelação de Andrômeda, ou seja, o que sabemos sobre ela se passou a 2 milhões de anos atrás, pois esse é o tempo que sua luz leva para nos atingir. E esta é uma das galáxias mais próximas! Possui 400 bilhões de estrelas, e tem entre 180 e 220 mil anos-luz de diâmetro. É o objeto celeste mais afastado de nós ainda visível a olho nu o ano inteiro. Têm duas pequenas galáxias elípticas companheiras. Ela se aproxima de nós a uma velocidade de 100 km/s. Andrômeda tem um núcleo duplo, certamente resultado de uma fusão galáctica. Se observado por binóculos ou pequenos telescópios, o formato oval é facilmente distinguível, já quando observado por telescópios de maior abertura, detalhes mais profundos são revelados.
Galáxia do Triângulo (M 33 ou NGC 598), uma das vizinhas da nossa galáxia, visível a um simples binóculo, está a 2,7 milhões de anos-luz de distância, nestas condições, a galáxia mais próxima da nossa deveria que ser a M33 não Andrômeda! [se considerarmos as galáxias satélite, a galáxia anã de Cão Maior, a aproximadamente 25.000 anos-luz do Sistema Solar, e 42.000 anos-luz do centro da galáxia seria a mais próxima!] Apesar de ter metade do tamanho da Via Láctea e apenas um décimo de sua massa. As estrelas na M33 nascem numa taxa muito superior à da Via Láctea. Estrelas jovens e quentes são prodigiosas produtoras de luz ultravioleta, que aquecem nuvens de gás ao redor a altas temperaturas e estas irradiam resplandecentemente em luz ultravioleta. Ela tem uma taxa de formação de estrelas muito mais elevada que a Via Láctea ou Andrômeda. Ela está se movendo muito rapidamente (quase a 200 km/s) e em direção da galáxia de Andrômeda. Esta pequena formação galáctica também gira sobre si mesma, porém parece uma explosão de fogos de artifícios.
Todas as demais galáxias estão muito mais distantes que os membros mais afastados do nosso aglomerado galáctico local. Por milhões de anos-luz além das bordas do Grupo Local parece não haver nada – nem galáxias, nem estrelas, nem gases e poeiras – nada, somente espaço intergaláctico vazio.
As duas maiores galáxias-satélite da Via Láctea, uma ligeiramente maior que a outra, a Grande Nuvem de Magalhães e a Pequena Nuvem de Magalhães - em homenagem ao navegador espanhol do séc. XVI Fernão de Magalhães, cuja expedição de circunavegação pela primeira vez deu conhecimento da existência dessas grandes “manchas” alvacentes às civilizações do Hemisfério Norte – essas galáxias anãs só podem ser vistas de lugares situados ao sul do equador terrestre. Facilmente visíveis a olho nu e semelhantes a nuvens atmosféricas fracamente luminosas. Elas eram classificadas como galáxias irregulares, mas uma observação mais minuciosa detectou estruturas de galáxias em barra, e desde então elas são classificadas como "SBm", um quarto tipo de galáxias em barra. As Nuvens de Magalhães são visíveis porque, no passado, elas eram pequenas galáxias espirais, e a força gravitacional da nossa Galáxia distorceu as suas formas deixando-as com aparência irregular, e com isso, fez com que a formação estelar surgisse com rapidez, e o resultado é o brilho que ambas têm até os dias de hoje. A Grande Nuvem de Magalhães está localizada à 152.000 anos-luz, e a Pequena Nuvem de Magalhães está localizada à 178.000 anos-luz.
Pequena Nuvem de Magalhães - A Pequena Nuvem de Magalhães é também conhecida como NGC 292. É uma galáxia anã irregular, em órbita da Via Láctea. Contém mais de 30 mil milhões de estrelas. A uma distância de 200,000 anos-luz, é uma das vizinhas mais próximas da nossa Galáxia. Situada na constelação do Tucano, é melhor visível no Hemisfério Sul. Forma um par com a Grande Nuvem de Magalhães.
Grande Nuvem de Magalhães - A galáxia mais brilhante visível a partir da Via Láctea é a Grande Nuvem de Magalhães. Visível predominantemente do Hemisfério Sul da Terra, a 160.000 anos-luz de distância. É uma das 11 galáxias anãs que orbitam a nossa Galáxia. É uma galáxia irregular composto por uma barra de estrelas vermelhas velhas, nuvens de jovens estrelas azuis, e uma brilhante região vermelha de formação estelar visível perto do topo da imagem chamada Nebulosa da Tarântula. Até 1994, a Grande Nuvem era considerada o objeto extragaláctico mais próximo, quando foi descoberta a galáxia anã elíptica de Sagitário a cerca de 88.000 anos-luz. Possui muitos objetos nebulares próximos muito interessantes como a nebulosa da tarântula, acima à esquerda.
O grupo local, por sua vez, move-se na direção de um grande aglomerado de galáxias (da ordem de centenas de galáxias) chamado "aglomerado de virgem" com uma velocidade de aproximadamente 500 km/s.
O Sistema Solar
Galáxias Satélite - O sistema de galáxias satélites da Via Láctea abrange: Anã de Sagittarius, Grande Nuvem de Magalhães, Pequena Nuvem de Magalhães, Anã de Canis Major, Anã da Ursa Minor, Anã de Draco, Anã de Carina, Anã de Sextans, Anã de Sculptor, Anã de Fornax, Leo I, Leo II, e Anã da Ursa Major.
O sistema de galáxias satélites da Galáxia de Andrômeda abrange: M32, M110, NGC 147, NGC 185, Andrômeda I, Andrômeda II, Andrômeda III, Andrômeda IV, Andrômeda V, Anã esferoidal de Pegasus (Andrômeda VI), Anã de Cassiopéia (Andrômeda VII), Andrômeda VIII, Andrômeda IX e Andrômeda X.
A Galáxia do Triângulo, a terceira maior galáxia e a única espiral no Grupo Local, pode ou não ser uma companheira da Galáxia de Andrômeda, apenas tem uma galáxia satélite, Anã de Pisces (LGS 3).
Os outros membros do grupo são gravitacionalmente separadas dos subgrupos maiores: IC 1613, Anã de Phoenix, Leo A, Anã de Tucana, Anã de Cetus, Anã Irregular de Pegasus, WLM, Anã de Aquarius, e Anã Irregular de Sagittarius.
O Sol não é uma estrela que se destaque entre as demais, e ele não está no centro da Galáxia. Situa-se a cerca de 20.000 anos luz do centro e 20 anos luz acima do plano galáctico. Vivemos a 2/3 até o centro galáctico, a cerca de 27 mil anos-luz do centro galáctico. O Sol, junto com todos os planetas do sistema solar efetua uma rotação completa a cada 200 milhões de anos, à velocidade de 250 Km/s (ou cerca de 1 milhão de quilômetros por hora). Desde que o Sol se formou como estrela já completou cerca de 20 voltas à Galáxia. Além deste movimento, o Sol move-se também em relação às estrelas vizinhas (chamado movimento peculiar), com uma velocidade de 20 km/s na direção do Apex Solar.O Apex Solar, isto é, o ponto no céu que marca a direção para onde o Sol está se movendo em sua órbita ao redor do centro da Via Láctea, na direção da estrela Veja (constelação de Hércules, nas vizinhaças da constelação de Lyra), a uma incrível velocidade de 720.000 Km/h. Em termos aproximados, isto mostra que o Sol percorre alguns 17,28 milhões de km por dia. Juntamente com o Sol todos os planetas e satélites dentro do seu campo gravitacional também viajam a mesma distância.
Apex Solar
A cada 100 milhões da anos o Sol passa por um braço da Galáxia (uma região mais densa de estrelas e nuvens moleculares) e essa passagem dura 10 milhões de anos. O Sol está atualmente a apenas 20 pc (65,4 anos-luz) acima do plano equatorial de simetria da Galáxia. Seu movimento perpendicular ao plano da Galáxia tem um período de 70 milhões de anos e, sendo assim, a cada 35 milhões de anos ele cruza o plano da Galáxia.
A aproximadamente 4,3 anos-luz do Sol encontramos as vizinhas mais próximas do Sistema Solar; um sistema triplo formado por Próxima Centauro (uma Anã Vermelha, muito fraca), a Centauro A (uma estrela branca de brilho mais ou menos o dobro do nosso Sol) e a Centauro B (uma estrela alaranjada de brilho equivalente ao do nosso Sol). Em nossa vizinhança imediata (a até 20 anos-luz), encontramos pouco mais de vinte estrelas, onde o destaque é Sírius.
Note como o Hemisfério Sul Celeste é muito mais bonito - e rico de objetos - que o Hemisfério Norte Celeste.
IDENTIFICANDO O PLANO DA VIA LÁCTEA NO CÉU
Uma forma simples de se identificar a localização da nossa galáxia no céu noturno é procurar pela constelação de escorpião, que é uma das mais fáceis de ser identificada nos céus, mesmo das grandes cidades (desde que o céu não seja muito poluído). O plano da Via Láctea passa pela cauda da constelação.
A estrela mais amarelada da constelação é Antares
BURACO NEGRO NO CENTRO DA VIA LÁCTEA
No meio de nossa e de muitas outras galáxias, há provavelmente um poderoso buraco negro. Isso é o que mantém a galáxia uniforme. Não somos sugados pelo buraco negro por causa da atração das espirais. As galáxias elípticas e em barra não tem espirais pois podem ter um buraco de massa muito mais poderoso. Estudos no infravermelho indicam a existência de um grande aglomerado estelar, 1 milhão de vezes mais densa do que nas proximidades do Sol (este valor pode ser calculado pela terceira lei de Kepler). O movimento do gás e das estrelas no núcleo indica que ali existe um objeto compacto, provavelmente um buraco negro.
Em pequena escala filamentos podem ser vistos em "Sagitarius A'' (escalas de 100 pc). A presença destes sugere a vários astrônomos que há campos magnéticos muito fortes na vizinhança do centro Galáctico, criando estruturas similares em aparência (mas muito maiores) às que são observadas no Sol. Em escalas ainda menores existe um anel ou disco de material que está em rotação e que tem o tamanho de apenas alguns parsecs. Observações de linhas espectrais no infravermelho apresentam um alargamento que indica a existência de gás no centro Galáctico girando muito rapidamente. Para manter este gás em órbita deve haver um corpo bastante massivo no centro Galáctico. Na imagem acima, o ponto branco maior ao centro desta imagem captada pelo telescópio espacial Chandra é um buraco negro supermassivo.O centro da Galáxia contém uma fonte forte de rádio chamada de ''Sagitarius A''.
Em 1974, o astrônomo inglês Martin Rees propôs que a região central de algumas galáxias poderia dar abrigo a um estranho e amedrontador objeto, um buraco negro supermassivo. No mesmo ano em que Rees apresentou as suas idéias, os rádio astrônomos Bruce Balick e Robert Brown detectaram, na nossa Galáxia, a presença de uma fonte rádio compacta e variável a uma distância de 26.000 anos-luz de nós. Este objeto estava dentro da região ocupada por uma rádio-fonte já conhecida, Sagittarius A. O novo objeto passou a ser chamado de Sagittarius A*. Por mais de 20 anos os astrônomos observaram cuidadosamente Sagittarius A* em vários comprimentos de onda. Ao calcularem a velocidade do gás e das estrelas que giram em torno do centro da nossa Galáxia, que chega a ser de 1.400 km/seg, os astrônomos passaram a suspeitar que o centro da nossa Galáxia também era a residência de um buraco negro pequeno e supermassivo, com aproximadamente 2,6 milhões de massas solares.
O buraco negro possivelmente está dentro de uma bolha, criada por uma explosão de uma supernova próxima a ele cerca de 10 a 50 mil anos atrás. Ao seu redor parece haver indicação da presença de nuvens de gás em rápido movimento (alta temperatura) e ionizadas e um disco partículas de poeira interestelar. Esta é devida a fortes emissões de raios X e radiação infravermelha provenientes núcleo galáctico.
Daí o caos entrevisto nessa região, onde nuvens de gás desmoronam rumo ao centro ou são expelidas em alta velocidade.
Entre as várias missões importantes desempenhadas pelo Chandra uma delas foi a observação da região central da nossa Galáxia. Meses após o seu lançamento, o Chandra detectou uma fonte de raios X que coincidia com Sagittarius A* embora, surpreendentemente, esta tivesse apenas 1/5 da intensidade prevista pelos astrofísicos teóricos. No entanto, em 2001, bem diante dos olhos aguçados de raios X do Chandra, Sagittarius A* subitamente brilhou e, em minutos, a intensidade emitida era 45 vezes maior do que o valor normal. Aproximadamente 3 horas mais tarde tudo havia voltado ao normal.
A imagem ao lado, obtida pelo Chandra, mostra a região central da nossa Galáxia onde o ponto brilhante no centro da imagem foi produzido pela enorme emissão de energia em raios X que ocorreu nas vizinhanças do buraco negro supermassivo. Cálculos realizados mostravam que a intensidade emitida correspondia àquela que seria obtida se o buraco negro tivesse engolido um pedaço de matéria equivalente a um cometa ou um asteróide!
Também foi possível calcular que Sagittarius A* tinha somente 15 milhões de quilômetros de diâmetro, menos de 1/4 do diâmetro da órbita do planeta Mercúrio em torno do Sol, e cerca de 2,6 milhões de massas solares.
O mosaico abaixo, formado por várias imagens obtidas pelo Chandra, mostra a turbulenta região central da nossa Galáxia. Nela temos centenas de estrelas anãs brancas, estrelas de nêutrons e buracos negros imersos em gás interestelar com uma temperatura de 10 milhões de Kelvins. Este gás quente parece estar escapando desta região central e se espalhando no resto da Galáxia. Isto é muito importante, pois este gás está quimicamente enriquecido pela freqüente destruição de estrelas que ocorrem nesta região e o seu movimento para fora da região central distribuirá estes elementos por toda a Galáxia.
A VIA LÁCTEA VAI COLIDIR COM ANDRÔMEDA
A galáxia anã Cão Maior move-se em direção à Via Láctea, em rota de colisão. Ela foi descoberta recentemente, em 2003, por astrônomos de vários países. Está a apenas 25.000 anos-luz do Sistema Solar e 42.000 anos-luz do centro da galáxia. É atualmente a galáxia mais próxima da Via-Láctea.
A Galáxia Anã de Sagittarius, que está a aproximadamente 78.000 anos-luz de distância e tem 10.000 anos-luz de diâmetro, também terá o mesmo destino em algumas centenas de milhões de anos.
Quando uma pequena galáxia aproxima-se de uma grande ela se estica e se distorce com a força de atração. As colisões de galáxias geram calor, mas a Via Láctea pode absorver o impacto com uma galáxia anã. É provável que as estrelas não colidam fisicamente, pois há espaço demais entre elas. As estrelas ficam afastadas entre si, em média 3 ou 4 anos-luz, ocupando toda a galáxia um espaço de centenas de milhares de anos-luz, de modo que uma galáxia inteira pode passar por dentro de outra sem que haja um único choque. No entanto, as enormes nuvens de gás interestelar e poeira são tão grandes que estas sim colidem, batendo umas contra as outras e produzindo ondas de choque. As nuvens interestelares que se colidem podem representar a fusão de duas galáxias ou podem fazer com que estrelas de uma ou das duas galáxias envolvidas sejam empurradas para fora da galáxia.
Mas há outro risco ainda maior... Daqui a bilhões de anos a Via Láctea se chocará com a galáxia de Andrômeda (M 31), uma galáxia duas vezes maior que a nossa e que está se movendo em nossa direção a 480 km/h (cabe lembrar que o efeito gravitacional é mútuo). Mas ainda não sabemos com certeza se haverá uma colisão frontal ou apenas uma interação. De qualquer forma, isso levará não menos que três bilhões de anos para acontecer – tempo que pode coincidir com a morte do Sol.
Ao longo de milhões de anos ela começará a se destacar no céu noturno, e o céu visto da Terra terá estrelas cada vez mais brilhantes. É improvável que a humanidade assista ao nascer desse dia. Quando duas galáxias estiverem próximas ocorre um efeito de maré, o mesmo fenômeno que ocorre na Terra devido à ação da Lua e do Sol. Este efeito de maré deforma as galáxias, podendo mesmo arrancar uma parte delas. Este material arrancado, formado de estrelas e gases, tem a aparência de um filamento que pode se estender por muitas dezenas de milhares de anos-luz e por isto são chamados de “caudas de maré”.
Efeito chamado
“caudas de maré”
Quando Andrômeda estiver perto o bastante da Via Láctea, as nuvens de gás de ambas vão interagir violentamente e centenas de brilhantes aglomerados de estrelas irão surgir no céu. Será um formidável espetáculo pirotécnico por todo o firmamento. A quantidade de estrelas massivas irá crescer drasticamente. Estrelas gigantes azuis vão pipocar por todo o firmamento enquanto outras explodirão como supernovas.
A Via Láctea, a menor, deverá passar através de Andrômeda como se fossem fantasmas, mas a força da gravidade distorcerá e fragmentará ambas as galáxias na passagem e o impacto liberará uma cauda de estrelas. Os dois discos galácticos começarão a orbitar um ao redor do outro, e os discos externos das duas galáxias serão dispersados ao redor desses dois núcleos, que gradualmente se fundirão. Alguns corpos cairão no buraco negro central de uma das duas galáxias, algumas estrelas serão lançadas no espaço. Uma colisão violenta pode tirar todo material interestelar, gás e poeira, do centro das galáxias e transferir para o meio intra-aglomerado. Colisões violentas podem esquentar o gás tirado das galáxias a temperaturas altas.
A característica mais comum de sistemas onde colisões ocorreram é a formação de caudas e braços formados de estrelas que são empurradas para fora das galáxias devido à colisão.
Andrômeda levará talvez 100 milhões de anos para se contorcer em forma de U, quando finalmente adentrar em nossa galáxia e se chocar com o núcleo da Via Láctea.
A nova galáxia não será mais um disco, mas sim uma bola, com dois buracos negros no centro, até que eles também se fundam... Os cientistas estimam que até metade das galáxias existentes podem ter passado por algum tipo de colisão.
O nosso sistema solar será arremessado para a segurança do espaço, ou destruído pela radiação das supernovas da nova galáxia. Enquanto isso a nova galáxia continuará a se dirigir em direção do superaglomerado de virgem.
Então a matéria de ambas será misturada numa única galáxia elíptica. Finalmente, quando as estrelas acharem seu lugar na nova casa, após um processo dinâmico chamado relaxação violenta, qualquer alusão do que foram a Via Láctea ou Andrômeda terá desaparecido.
Andrômeda está próxima o bastante de nós para que a força gravitacional de ambas as galáxias as aproxime, mas a maioria das galáxias está se afastando de nós.
A cena deve corresponder à imagem, captada pelo Hubble, de um choque real entre duas galáxias conhecidas com Ratazanas.
Nota: As estrelas mais antigas da Via Láctea podem ter-se formado fora de nossa galáxia. Observações realizadas por astrônomos coreanos sugerem que alguns dos objetos supostamente mais antigos da Via Láctea originaram-se de fato em outras galáxias, sendo mais tarde capturados pela nossa.
