Aglomerados Globulares

Tradução e adaptação: Rosely Gregio

 

 

 

Agrupamentos ou Aglomerados Globulares são concentrações de estrelas unidas gravitacionalmente em si e que contém aproximadamente de dez mil a um milhão de estrelas, abrangendo uma área com cerca de 200 anos-luz de diâmetro.

O primeiro agrupamento globular descoberto, tido inicialmente como sendo uma nebulosa, foi o M22 em Sagitário que provavelmente foi descoberto por Abraham Ihle em 1665. Esta descoberta foi seguida pelo aglomerado globular Omega Centauri meridional (NGC 5139) por Edmond Halley em 1677. Esta " nebulosa " já era conhecido mas foi classificado como estrela desde os tempos antigos. Logo em seguida foi descoberto o M5 em Serpens Caput por Gottfried Kirch em 1702, e a M13 em Hércules, novamente por Halley, em 1714.

A lista de nebulosas de De Chéseaux de 1746 contém, mais dois novos agrupamentos globulares, M71 e M4, enquanto Jean-Dominique Maraldi descobriu o M15 e M2 em setembro deste ano (1746). O catálogo de Abbe Lacaille de ''nebulosa " meridional de 1751-52 contém 8 agrupamentos globulares (entre eles 5 novos), enquanto o catálogo Messier contém um total de 29 globulares, 20 deles como novas descobertas. Charles Messier foi o primeiro a solucionar o agrupamento globular M4, mas ainda se referiu a outros 28 destes objetos em seu catálogo como " nebulosas redondas ". Assim, no verão de 1782, antes que William Herschel começasse sua pesquisa de céu profundo com telescópios grandes, havia 33 agrupamentos globulares conhecidos. O próprio Herschel descobriu 37 novos globulares, subindo o número de aglomerados globulares para 70. Ele foi o primeiro a solucionar virtualmente todas as estrelas, e cunhou o termo " globular cluster'' - ''agrupamento globular'' para seu segundo catálogo de 1000 objetos deepsky (objetos de céu profundo) publicado em 1789.

Todos os aglomerados globulares conhecidos desde os tempos mais antigos são pertencentes a nossa Galáxia , com a exceção (notado em 1994) do M54.

A relação de Melotte de 1915 já lista 83 globulares, Shapley (1930) tem 93, um deles na Grande Nuvem de Magalhães (NGC 1651). A lista de Helen Sawyer (Hogg, 1947) mostrava 99 aglomerados glubulares na Via-Láctea sendo que 97 deles ainda são considerados como tal; a lista de Helen Sawyer de 1959 (Serrador Hogg 1959) tem 118 entradas (115 real). As listas adicionais de Arp (1965), Alcaino (1973) e Kukarkin (1974) tem entre 119 e 131 agrupamentos. Becvar lista 100, e o Sky Catalogue 2000 lista 138 globulares, um número também dado em 1987 por Kenneth Glyn Jones (1991). As mais recentes compilações de Webbink (1985) e Djorgovski e Meylan (1993) contam respectivamente com 154 e 143 (ambos com 141 real). No banco de dados de W.E. Harris' de 1999 contém 147; e mais três recentes descobertas elevam o número dos aglomerados globulares conhecidos da Via-Láctea para 150. Dos 150 agrupamentos globulares conhecidos em nossa Galáxia, 104 estão no catálogo NGC, e mais 3 no catálogo IC de J.L.E. Dreyer.

Desde a descoberta e a resolução dos aglomerados globulares, sempre foram pensados ou suspeitos de serem objetos físicos, aglomerações ou enxames de estrelas mantidas unidas pela gravidade mútua delas, todas próximas entre si e à mesma distância. A prova para esta correta suposição ou modelo inicial, só veio com o advento do espectroscópio (spectroscopy) e mostra que as estrelas destes agrupamentos têm velocidades radiais como se esperava para tais enxames estelares, e perfeitamente emparelhadas em cor-magnitude ou diagrama Hertzsprung-Russell (conhecido como HR), isto é, os aglomerados globulares representam uma população de estrelas com cerca de mesma idade, todas elas com a mesma distância.

A distribuição dos agrupamentos globulares em nossa Galáxia se concentra ao redor do centro galáctico na região Sagitário-Escorpião-Ofiúco: Dos 138 globulares da Via-Láctea listados no Sky Catalogue 2000, estas constelações contêm respectivamente 29, 18, e 24 aglomerados globulares, assim um total de 71 agrupamentos, ou 51.4 % (entretanto devemos admitir que dos 29 agrupamentos listados em Sagitário, provavelmente quatro são sócios da Galáxia Elíptica Anã descoberta em 1994, e não realmente da Via-Láctea, entre eles o M54). Correntemente (2002 de junho) estes números sobem para 33, 19 e 25 globulares em Sagitário, Escorpião e Ofiúco, respectivamente, assim um total de 77 agrupamentos de um total de 150, ou 51.3 % estão concentrados na região destas constelações. Das 88 constelações, só 43 ou aproximadamente metade delas contém qualquer agrupamento globular ou nenhum; Águia segue com 6, Serpente com 5, Hércules e Ara com 4 agrupamentos cada uma delas, e nenhuma constelação adicional contém mais que 3.

Dos 150 agrupamentos conhecidos, 137 (91.3 %) estão localizados no hemisfério centrado em Sagitário, enquanto só 13 globulares (8.7 %) estão no lado oposto (entre eles o M79). Isto aponta uma pronunciada peculiaridade na distribuição dos agrupamentos globulares e é de importância histórica pois disso Harlow Shapley, em 1917 pode derivar o conhecimento que o centro da Via-Láctea estaria a uma considerável distância na direção de Sagitário e não próximo ao Sistema Solar como era anteriormente pensado.

Medidas de velocidade radiais revelaram que a maioria do globulares estão mudando para órbitas excêntricas altamente elípticas que os leva para longe e fora da Via-Láctea; eles formam um halo de forma aproximadamente esférica que é altamente concentrado ao Centro Galáctico, mas a uma distância de vários 100,000 anos-luz, muito mais que a dimensão do disco da Galáxia. Como eles não participam da rotação de disco da Galáxia, eles podem ter velocidades relativas altas de vários 100 km/seg com respeito a nosso Sistema Solar.

Os estudos em espectroscopia de agrupamentos globular mostram que eles são muito mais baixos em abundância de elemento pesados que as estrelas que se formam nos discos de galáxias, como por exemplo, o Sol. Assim, é acreditado que os agrupamentos globulares são muito velhos e consistem de uma geração de estrelas que se formou mais cedo (População II), que foram formadas da matéria primordial na galáxia quando jovem, logo após (ou até mesmo antes) de sua formação. O disco de estrelas, por contraste, evoluiu por muitos ciclos de nascimento de estrelas e supernovas, que enriquecem a concentração de elementos pesados nas nuvens formadoras de estrelas e também podem ativar o colapso delas.

Os Aglomerados ou agrupamentos globulares contêm tipicamente várias estrelas variáveis, em particular a estrela RR Lyrae que foi chamada " variável de aglomerados" devido a sua abundancia em globulares. Sua freqüência varia de aglomerado para aglomerado.

Um pequeno número de quatro agrupamentos globulares também contém nebulosa planetária; estes parecem ser tão raros por causa do pequeno tempo de vida das nebulosas planetárias. Os globulares também contêm um grande número de anãs brancas e, pelo menos em alguns casos, muitas estrelas de nêutrons, alguns dos quais apresentam pulsares

Análises do estudo dos aglomerados globular através do diagrama H-R quando comparados aos modelos teóricos apresentou uma surpreendente estimativa de que todos os aglomerados globulares parecem estar com aproximadamente a mesma idade; isso parece ter uma relação física de que todos eles foram formados dentro de um pequeno período de tempo na história do universo, e este período teria sido, grosso modo, há muito tempo quando as galáxias ainda eram jovens. As estimativas dão uma idade de 12 a 20 bilhões anos; o melhor valor para observação é talvez de 12 a 16 bilhões de anos.

Ainda há muito que desvendar sobre os aglomerados globulares, principalmente com o uso de equipamentos mais avançados que a cada dia nos dão novos dados sobre estes objetos. A importância em se determinar a idade exata dos globulares nos remete a uma longa e antiga discussão em se estabelecer a idade do universo. Mas este já é um outro assunto que além de extremamente complexo, escapa ao nosso pequeno conhecimento de amador.

Como agrupamentos globulares seguem suas órbitas ao redor do centro Galáctico da Via-Láctea por bilhões anos, eles estão sujeito a uma variedade de influências e distúrbios como:
· algumas de suas estrelas escapam quando os globulares são ocasionalmente acelerados em mútuos encontros;
· forças relativas à maré da galáxia de origem que agem sobre eles, de forma mais intensa particularmente naquela parte da órbita onde eles estão mais íntimos ao centro galáctico (perto do pericentro = o ponto mais próximo do centro, na órbita de um corpo celeste.);
· cada transcurso pelo plano galáctico, como também encontros íntimos com maiores massas de agrupamentos (qualquer tipo) ou grandes nuvens nebulosas contribuem para algum tipo de distúrbio;
· efeitos causados pela evolução da vida das estelares e perda de gás também contribuem para aumentar a taxa de perda de massa (e assim deflação) dos agrupamentos.
Embora significativamente mais lento se comparado aos agrupamentos abertos, menos densos e menos povoados, estes distúrbios estão tendendo a romper os aglomerados globulares. O número dos globulares atualmente existentes talvez seja os que sobreviveram de uma população significativamente maior num distante passado, que se romperam e suas estrelas foram se espalhando através do tempo ao longo do halo Galáctico. O processo de destruição ainda trabalha, e foi calculado que aproximadamente a metade dos globulares da nossa Galáxia não mais existirão, como globulares fechados, dentro dos próximos 10 bilhões de anos.

Nossa Galáxia tem um sistema talvez de aproximadamente 180 a 200 aglomerados globulares (incluindo todos os 28 dos 29 globulares Messier, menos o M54 acima mencionado). A maioria das outras galáxias tem sistemas de agrupamento globular, em alguns casos (por exemplo, a M87) contém vários milhares de globulares! Um número pequeno de globulares conhecidos extragalácticos está no alcance de telescópios maiores de amadores.
Enquanto todos os globulares da nossa Via-Láctea, e da visinha galáxia Andrômeda, M31, é de velhas galáxias do Grupo Local, outras como a Grande e a Pequena Nuvem de Magalhães, como também a galáxia Triangulo (M33) também contém agrupamentos de estrela globulares consideravelmente mais jovens que podem ser concluídos com certeza através de investigações espectroscópicas. Estas galáxias também contêm nebulosas difusas extremamente grandes com massas da ordem de agrupamentos globulares, candidatas a jovens futuros globulares atualmente em formação, notavelmente na Nebulosa da Tarântula (NGC 2070), na LMC e NGC 604 em M33. Um grande número de mais de 100 agrupamentos globulares jovens foi descoberto recentemente em M82, uma galáxia irregular além do Grupo Local.

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Referências:

Gonzalo Alcaino, 1973. Atlas of galactic globular clusters with colour magnitude diagrams. Universidad Catolica de Chile, Santiago.

Halton C. Arp, 1965. Globular Clusters in the Galaxy. Ch. 19 in: Galactic Structure, ed. A. Blaauw, p. 401. Univ. of Chicago Press.

Antonin Becvar, 1964. Atlas of the Heavens - II, Catalogue 1950.0. Publishing House of the Czechoslovak Academy of Sciences, Praha and Sky Publishing Corporation, Cambridge, Massachusetts. Fourth enlarged edition. Here: Globular Clusters, p. 289-292.
S. Djorgovski and G. Meylan, 1993. In: G. Meylan and S. Djorgovski (eds.), Structure and Dynamics of Globular Clusters, ASP Conference Series 50, A.S.P., San Francisco, p. 325-336

Kenneth Glyn Jones, 1991. Messier's Nebulae and Star Clusters. 2nd revised edition, Cambridge University Press.

William E. Harris, 1996-2003. Milky Way Globular Clusters - current version (now Feb 2003). Also see: A Catalog of Parameters for Globular Clusters in the Milky Way. Astronomical Journal, vol. 112, p. 1487-1488 (10/1996)

Alan Hirshfeld and Roger W. Sinnott (eds.), 1985. Sky Catalogue 2000.0. Volume 2. Double Stars, Variable Stars and Nonstellar Objects. Cambridge University Press and Sky Publishing Corporation, Cambridge, Massachusetts. Here Globular Clusters, p. 291-294, and introduction p. xxiii-xxiv.

Kukarkin, 1974. Gobular star clusters. The general catalogue of globular star clusters of our galaxy, concerning information on 129 objects known before 1974. Sternberg State Astron. Inst., Moscow

P. Melotte, 1915. A catalogue of star clusters shown on the Franklin-Adams chart plates. Mem. R. Astron. Soc., 60, 175-186

Helen B. Sawyer (Hogg), 1947. A Bibliography of Individual Globular Clusters. The University of Toronto Press.

Helen B. Sawyer Hogg, 1959. Star Clusters. In: S. Flügge (ed.), Handbuch der Physik [Encyclopedia of Physics], Vol. LIII (53): Astrophysik IV: Sternsysteme [Astrophysics IV: Stellar Systems], p. 129-207.
Harlow Shapley, 1930. Star Clusters. Harvard Observatory Monographs, No. 2. New York, 1930.

R.F. Webbink, 1985. Structure parameters of galactic globular clusters. In: Dynamics of star clusters; Proceedings of the Symposium, Princeton, NJ, May 29-June 1, 1984. Dordrecht, D. Reidel Publishing Co., p. 541-577