VIA LÁCTEA: um grão de poeira

em um minúsculo pedaço do Universo.

Fragmento da Via Láctea /Hubble/ NASA

           A  Via Láctea, é uma galáxia espiral do tipo Sa onde se encontra o Sistema Solar. A classificação das galáxias (vejam, por favor, nossa postagem em 24 de agosto deste ano) foi estabelecida por Edwin Hubble.

Concepção da Via Láctea, baseada em análises científicas (NASA)

Vejamos em resumo a classificação das galáxias.

        1.  Galáxias espirais,  Geralmente com um núcleo central de ondem partem as lâminas da hélice da espiral.  Se são normais, distinguem-se com a letra  S enquanto a designação Sb se emprega quando seu núcleo possui a forma de uma barra, o que ocorre com galáxias menos desenvolvidas.  Essa nomenclatura segue-se das letras a, b, ou c, que indicam a abertura das esperais.

 A Via Lactea é uma galáxia tipo Sa, pois é altamente desenvolvida e com uma abertura fechada das espirais. 

Simulação da Via Láctea (NASA)

Outras galáxias espirais.

Galáxia espiral M51 (Hubble/NASA)

Galáxia Seyfert (Hubble/NASA)

         2.  Galáxias elípticas ou circulares, as quais são designadas (a partir da nomenclatura de Hubble) pela letra E e um número compreendido entre zero e sete, com o qual é expressa a excentricidade da elípse, isto é, a diferença relativa entre seu raio maior ou menor.

Galáxia AM 0644-741~300 milhões de anos-luz. (Hubble/NASA)

Galáxia de Hoag  (Hubble/NASA)

3.  Galáxias  irregulares.   Essa galáxias são classificadas como  

Irr.  Sua classificação morfológica ainda carece de maiores observações e análises pois se encontram a milhares ou centenas de milhares de anos-luz do Sol.  Sua nomenclatura, entretanto é cada vez mais específica, mediante as imagens captadas por telescópios como o de Acatama no Chile ou pelo telescópio espacial Hubble.

As duas imagens acima, captadas pelo telescópio espacial Hubble, é da galáxia irregular denominada SOMBRERO e encontra-se a 8.000 anos-luz, ou seja 8.000  vezes  9 bilhões e 500 milhões de quilômetros!

CARACTERÍSTICAS DA VIA LÁCTEA.

     A Via Láctea é uma estrutura constituída entre 300 bilhões de estrelas  (alguns estudos estimam 400 bilhões ) e tem uma massa de cerca de um trilhão e 750 bilhões de massas solares. Sua idade está calculada em 13,6 bilhões de anos.

     
      A Via Láctea está inserida no chamado Grupo Local de galáxias, que é constituído por cerca de trinta outras galáxias. As principais são além dela, Via Láctea (considerada a mais maciça), a galáxia de Andrômeda (considerada como a de maior dimensão) .

Andrômeda (telescópio de Atacama, Chile /  NASA)

      Essas duas galáxias (embora pertencentes ao "Grupo Local", encontram-se separadas entrega si em cerca de 2,6 milhões de anos-luz. Estas duas galáxias espirais gigantes estão em órbita de um centro de massa comum.

      As restantes galáxias do Grupo Local são de pequenas dimensões e de forma irregular, sendo que algumas são satélites da nossa galáxia (como as famosas "Nuvens de Magalhães").

Grande Galáxia de Magalhães (á direita) e Pequena Galáxia de Magalhães (a esquerda), com fragmento da Via Láceta (ao fundo)  Telescópio de Atacama, Chile / NASA)

      A astronomia, a partir de imagens obtidas dos telescópios  terrestres e dos  telescópios espacias, detectou que todas as galáxias são subdividas em "partes" absolutamente distintas, a saber: núcleo, bulbo central, discos, braços espirais, halo.

 PARTES CONSTITUINTES DA VIA LÁCTEA.

Núcleo

        O NÚCLEO está localizado no centro do sistema galáctico, tem a forma de uma esfera achatada e é igualmente constituído por estrelas, mas de idade mais avançada (chamada de população 2), apresentando por isso uma cor mais avermelhada do que o disco. Tem um diâmetro calculado em cerca de cem mil anos-luz e uma altura de trinta mil anos-luz, sendo uma fonte de intensa radiação eletromagnética, provavelmente devido à existência de um buraco-negro no seu centro. Este é envolto por um disco de gás á alta temperatura e por partículas de poeira interestelar que o ocultam, absorvendo a luz visível e a radiação ultravioleta. Porém, na faixa de radiofrequência é detectável com certa facilidade.

O buraco negro central recebeu o nome de Sagittarius A,

       Sua massa foi estimada em aproximadamente quatro milhões de vezes a massa do Sol. Ao seu redor parece haver indicação da presença de nuvens de gás em rápido movimento e ionizadas. Esta é devida a fortes emissões de raios X e radiação infravermelha provenientes do núcleo galáctico.

Bulbo central

      O BULBO CENTRAL situa-se em torno do núcleo galáctico.  Suá 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 (e de mesma composição), e suas órbitas são aproximadamente radiais ao redor do núcleo.

Disco

     O DISCO é a parte mais visível da galáxia, e é nesta estrutura sobre a qual repousam os braços da Via Láctea. Sua  espessura equivale a um quinto de seu diâmetro. É constituído pela população mais jovem de estrelas (chamada de população 1) de cor azulada;  por nuvens de poeira;  gás,  e por aglomerados estelares. As estrelas do disco, têm um movimento de translação em volta do núcleo. Todas as estrelas que observamos no céu noturno, estão localizadas no disco galáctico.

Braços  espirais

      Os 4 maiores BRAÇOS ESPIRAIS da Via Láctea estão nomeados como se segue:

= 3kpc e Perseus

= Norma ( recentemente descobertos)

= Scutum-Crux

= Carina-Sagittarius

     Existem pelo menos 2 braços menores ou ramificações.  Entre eles, encontra-se o de Órion (que contém o nosso Sistema Solar )

     Fora dos braços principais está um anel externo  denominado Anel de Monoceros. Trata-se de um anel de estrelas  ao redor da Via Láctea e que foi proposto pelos astrônomos  Brian Yanny e Heidi Jo Newberg.   Esse anel consiste de estrelas, poeira e gás capturados de outras galáxias há bilhões de anos atrás.

     Até 1953 não se conhecia a existência de braços espirais na Via Láctea. A visualização da estrutura espiral era ocultada pela poeira interestelar e dificultada por ser efetuada do interior da própria galáxia.  Mas imagens reveladas pelo telescópio Spitzer vieram refazer aquelas teorias. existentes  

     Hoje sabe-se que Via Láctea é classificada como sendo uma galáxia espiral e seus braços estão em movimento rotatório em torno do núcleo à semelhança de um grande cata-vento. É no braço menor de Órion que está localizado o nosso Sistema  Solar

     O Sol efetua uma rotação completa a cada duzentos milhões de anos e está localizado a 

cerca de 27 mil anos-luz do centro galáctico.

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.

Halo 

     O Halo tem uma forma esférica e é constituída por partículas ultraexcitadas a alta temperatura, anãs vermelhas, anãs brancas e por aglomerados globulares, que estão em órbita em torno do centro de massa galáctica. O halo, como tal, não é observável opticamente. As estrelas que formam os aglomerados globulares (de forma esférica) são as mais antigas da galáxia. Por ser o componente menos conhecido da Via Láctea, supõe-se que sua estrutura seja gigantesca. O Halo envolve toda a estrutura visível da galáxia. Sua existência é demonstrada pelos efeitos provocados na curva de rotação externa da galáxia. É sabido, porém, que o halo se estende para além de cem mil anos-luz do centro galáctico. A sua massa gira entre cinco ou dez vezes maior do que a massa restante da galáxia. Sua forma, seus componentes e seus limites no espaço intergaláctico são desconhecidos até o início do século XXI, e muitas das afirmações acerca do halo são especulações científicas.

Dificuldades na sua observação.

       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. Assim, 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 capazes de medições em comprimentos de onda não bloqueados pelas poeiras (nomeadamente infravermelho, Raios X e SHF, principalmente). Uma imagem gigantesca da galáxia Via Láctea foi criada, em 2012, a partir de milhares de imagens individuais capturadas por dois telescópios baseados em terra, o telescópio infravermelho do Reino Unido no Havaí e o telescópio de rastreio (visível e infravermelho) para a astronomia no Chile.

A rotação galáctica

   Curva de rotação da Via Láctea. O eixo vertical é a velocidade de rotação em relação ao centro galáctico, enquanto que o eixo horizontal é a distância ao centro da galáxia. 

   A Via Láctea descreve como um todo um movimento de rotação , mas seus componentes não se deslocam à mesma velocidade.

     O Sol descreve uma órbita aproximadamente circular. Sua velocidade relativa ao centro da galáxia é de cerca de 225 km/s e seu período de revolução é de aproximadamente de duzentos milhões de anos. Seu movimento de translação dá-se em torno da estrela Vega da constelação de Lira,  levando todos os planetas que constituí o seu Sistema, como veremos em próximas postagens.

HISTÓRICO DOS ESTUDOS SOBRE A VIA LÁCTEA.

Antes do século XX, o filósofo grego Demócrito (450 a.C. – 370 a.C.) foi o primeiro a propor que a Via Láctea era composta por "estrelas distantes" . A prova disso veio em 1610 quando Galileu Galilei.

usou um telescópio para a estudar e descobriu que era composta por um número incalculável de estrelas. Uma obra de Immanuel Kant publicada em 1755

sugere (corretamente) que a Via Láctea era uma massa de muitíssimas estrelas em rotação, seguradas pela força da gravidade tal como o sistema solar mas numa escala gigantesca. Kant conjecturou também que algumas das nebulosas visíveis durante a noite deviam ser galáxias tal como a nossa.

A primeira tentativa de descrever forma da Via Láctea e o posicionamento do Sol foi feita por William Herschel em 1785

pela cuidadosa contagem do número de estrelas nas diferentes regiões do céu. Herschel construiu um diagrama com a forma da galáxia com o sistema solar próximo do centro.

Em 1845, Lord Rosse

construiu um novo telescópio e conseguiu distinguir as diferenças entre uma nebulosa elíptica e uma em forma de espiral.

Até o início do século XX, acreditava-se que a Via Láctea fosse um sistema relativamente pequeno, com o Sol próximo de seu centro. Mediante a análise da distribuição espacial dos aglomerados globulares (esféricos ou elipsóides) na galáxia, Harlow Shapley realizou em 1917 o primeiro cálculo seguro das reais dimensões da Via Láctea. Shapley descobriu que o Sol se situava a trinta mil anos-luz do centro galáctico e que estava mais próximo das bordas. Calculou um diâmetro de cem mil anos-luz para a Via Láctea, e que havia corpos aparentemente em órbita desta, que em futuro próximo Edwin Hubble provou serem outras galáxias.

Edwin Hubble

Foi a partir do trabalho realizado pelo astrónomo 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 "ilhas" constituídas por estrelas.

Walter Baade

      O astrônomo Walter Baade observou pela primeira vez na década de 1940, durante suas pesquisas sobre a galáxia de Andrômeda, a teoria da nucleossíntese, que estabelece que a abundância de elementos pesados em gerações sucessivas de estrelas deve aumentar com o tempo, e que o processo de formação de estrelas terminou no halo há muito tempo, mas continua até os dias atuais no disco de Andrômeda. Através deste estudo, descobriu haver um paralelo também com a formação e evolução da Via Láctea pela análise da correlação existente entre a localização espacial de uma estrela no sistema galáctico e sua abundância em elementos pesados.

Baade e outros astrônomos concluíram então que as estrelas encontradas no disco da Via Láctea são tipo população I (estrelas jovens e pouco abundantes em elementos pesados), e que as do halo classificam-se principalmente como população II (estrelas velhas e abundantes em elementos pesados), enquanto as do núcleo são uma mistura homogênea dos dois tipos.

PERSPECTIVAS FUTURAS.

     Daqui a cerca de quatro bilhões de anos a nossa galáxia, Via Láctea, entrará em um processo de "fusão", com a Galáxia de Andrômeda, que atualmente está a 2.5 milhões de anos-luz de distância. 

Imagem de Andrômeda (à direita) e fragmento da Via Láctea (à esquerda)  / NASA

Simulação da colisão entre as galáxias Andrômeda e Via Láctea (NASA)

Simulação da colisão da galáxia Andrômeda (à esquerda) com a Via Lácea (à Direita)  NASA

Simulação da colisão: Andrômeda e Via Lactea /NASA

     Apesar do Universo estar em expansão, com a maioria das galáxias se afastando umas das outras, as duas possuem interação gravitacional mútua que as direcionam para uma colisão, com uma velocidade de aproximação de cerca de 400 mil quilômetros por hora em relação à Via Láctea. Todavia, as chances das estrelas das duas galáxias colidirem é muito remota, por causa da imensa distância que existe entre elas. Entretanto, elas serão direcionadas para órbitas aleatórias totalmente diferentes em torno do novo centro galáctico que se formará. Por isso o Sol e consequentemente os outros corpos do Sistema Solar serão movidos para outra região da galáxia, provavelmente bem mais afastada do centro, mas sem o risco de serem destruídos. A fusão das galáxias levará mais dois bilhões de anos para se completar, e no fim formarão uma imensa galáxia elíptica.

    Colisão de galáxias é um formidável fenômeno que ocorre no Universo em que galáxias diferentes chocam-se.

    

    As colisões duram bastante tempo para a escala humana, dadas as grandes distâncias do cosmo, em geral alguns milhões de anos -- ou até mesmo bilhões de anos.

  Embora estes processos não possam ser observados ao todo, pode-se prever o que acontecerá graças às leis da gravidade.

COLISÕES RECENTES CAPTADAS PELA NASA.

    Em 6 de agosto de 2007 o observatório espacial Spitzer da Nasa captou uma das maiores colisões cósmicas na história da astronomia. Trata-se de quatro galáxias que se chocaram espalhando no cosmos bilhões de estrelas, Em última instância essas quatro galáxias ficarão reduzidas a uma só que terá uma massa superior 10 vezes à da Via Láctea, onde está o nosso Sistema Solar da Terra.

    A fusão de quatro galáxias foi descoberta acidentalmente pelo telescópio espacial quando realizava uma prospecção de um conjunto galáctico chamado CL 0958 4702 situado a quase 5 bilhões de anos luz da Terra. Os dados da Spitzer mostram que nesta fusão há muito pouco gás, ao contrário de outras fusões galáticas, é a melhor evidência de que as galáxias do Universo se formaram recentemente através de grandes fusões.

Colisão de 4 galáxias  (Telescópio espacial Spitzer/NASA)


Outras colisões captadas pelos telescópios de observação da NASA.

Colisão de 2 galáxias (Hubble/NASA)

    

Via Láctea vs. Andrômeda.

     Cientistas da NASA, a partir da análise de imagens catadas pelo telescópio espacial Hubble, chegaram a conclusão e efetuaram informações científicas que em 4 bilhões de anos, ocorrerá uma colisão entre a galáxia de Andrômeda, 

Andrômeda (Telescópio terrestre de Atacama, Chile/NASA)

(situada a 2,5 milhões de anos-luz de distância) com a Via Láctea, resultando em uma radical transformação desta, segundo os cálculos dos astrônomos Roeland van der Marel e Sangmo Tony Sohn, do Space Telescope Science Institute, em Maryland, nos Estados Unidos.  Os resultados serão publicados no periódico americano Astrophysical Journal.

     

Simulação da colisão entre Andrômeda (à esquerda) e Via Láctea (à direita) NASA)

Uma única galáxia — Os pesquisadores chegaram a tal conclusão depois de fazer uma análise meticulosa da posição de Andrômeda entre 2002 e 2010, usando dados do telescópio Hubble.  Andrômeda é galáxia espiral mais próxima da Via Láctea. 

     Há décadas cientistas sabem que Andrômeda está se aproximando da Via Láctea (a uma velocidade de 110 quilômetros por segundo) e que eventualmente elas entrariam em colisão por causa da força da gravidade. Contudo, como os astrônomos só conseguiam medir a velocidade da galáxia distante em relação ao plano visível a partir da Terra, ninguém sabia se o encontro futuro seria uma grande fusão ou uma passagem 'de raspão'.

      Com a precisão do Hubble, os astrônomos conseguiram as informações que faltavam para entender o movimento de Andrômeda. Ao calcular que a velocidade lateral da galáxia é muito menor que a velocidade na linha de visão com a Terra, a equipe de van der Marel mostrou que uma fusão entre a Via Láctea e Andrômeda é inevitável. 

      A simulação mostra que as duas galáxias vão se encontrar em quatro bilhões de anos. Nos dois bilhões de anos seguintes, elas vão formar uma única galáxia.

"Expulsos de casa" - De acordo com os astrônomos, a colisão entre a Via Láctea e Andrômeda certamente ejetará o Sistema Solar para fora da posição atual, a 26.000 anos-luz do centro da galáxia. As simulações mostram que há 10% de chance de o Sol ser exilado para mais de 160.000 anos-luz distante do novo centro galáctico, para uma região remota e gelada

      Quando  acontecer, o corpo galáctico resultante deverá ser elíptico  em vez do conhecido formato espiral da nossa galáxia e a de Andrômeda, diz o estudo científico. A nova galáxia terá uma dimensão excessivamente avolumada. (NASA)

Simulação da colisão Andrômeda/ Via Láctea (NASA)

      

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