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| Via Láctea |
| Estrada de Santiago, Caminho de Santiago |
|
A Via Láctea no Observatório Paranal, no Chile. O laser adaptativo do telescópio aponta para o centro galáctico. |
| Classificação |
Galáxia espiral barrada (SBb) |
| Localização |
Grupo Local |
| Dimensões |
| Diâmetro do disco |
~ 100 000 anos-luz |
| Espessura do disco |
entre 1 000 e 3 000 anos-luz |
| Distância do Sol ao centro galáctico |
~ 26 000 anos luz |
| Componentes |
| Massa visível |
1011 massas solares |
| Massa total |
1012 massas solares |
| Quantidade de estrelas |
entre 100 e 400 bilhões |
| Outros dados |
| Período de translação do Sol ao redor do centro |
225 milhões de anos |
| Sentido de rotação da galáxia |
horário |
| Idade estimada |
mais de 13 bilhões de anos |
| Braços espirais |
quatro |
| Inclinação entre o plano galáctico e a eclíptica |
60° |
A
Via Láctea é uma
galáxia espiral da qual o
Sistema Solar faz parte. Vista da
Terra, aparece como uma faixa brilhante e difusa que circunda toda a
esfera celeste, recortada por
nuvens moleculares que lhe conferem um intrincado aspecto irregular e recortado. Sua visibilidade é severamente comprometida pela
poluição luminosa. Com poucas exceções, todos os objetos visíveis a olho nu pertencem a essa galáxia.
Sua idade estimada é de mais de treze bilhões de anos, período no
qual passou por várias fases evolutivas até atingir sua forma atual.
Formada por centenas de bilhões de
estrelas,
a galáxia possui estruturas diferenciadas entre si. No bojo central,
que possui forma alongada, há uma grande concentração de estrelas, sendo
que o exato centro da galáxia abriga um
buraco negro supermassivo. Ao seu redor estende-se o
disco galáctico, formado por estrelas
dos mais diversos tipos,
nebulosas e
poeira interestelar,
dentre outros. É nesta proeminente parte da Via Láctea que se
manifestam os braços espirais. Ao seu redor encontram-se centenas de
aglomerados globulares.
Entretanto, a dinâmica de rotação da galáxia revela que sua massa é
muito maior do que a de toda a matéria observável, sendo este componente
adicional denominado
matéria escura, cuja natureza se desconhece.
Há tempos a humanidade buscou descrever a natureza da galáxia, sendo
esta referida em inúmeras lendas e mitos entre vários povos. Embora
tenha sido proposto anteriormente, constatou-se que a faixa brilhante de
aspecto leitoso (a partir do qual seu nome derivou-se) se tratava na
verdade de um grande conjunto de estrelas a partir das observações de
Galileu Galilei utilizando um
telescópio. Entretanto, nos últimos dois séculos, a concepção científica da Via Láctea passou de uma simples nuvem de estrelas na qual o
Sol
situava-se próximo ao centro para uma grande galáxia espiral complexa e
dinâmica, da qual nossa estrela é somente uma das bilhões existentes, o
que aconteceu graças aos avanços tecnológicos de observação, que
permitiram sondar estruturas além das nuvens moleculares.
O Sistema Solar localiza-se a meia distância entre o centro e a borda do disco, na região do
Braço de Órion, que na verdade trata-se somente de uma estrutura menor entre dois braços principais. Ao redor da galáxia orbitam suas
galáxias satélites, das quais destacam-se as
Nuvens de Magalhães. O
Grupo Local é o
aglomerado de galáxias esparso da qual a Via Láctea faz parte, sendo um de seus maiores componentes.
Formação
Ainda não há consenso sobre como ocorreu o processo que resultou na
forma atual da Via Láctea. Nossa galáxia possivelmente começou a se
originar há mais de treze bilhões de anos quando iniciou o colapso da
matéria que compunha o
universo primordial.
A partir de pontos onde a densidade era relativamente maior, passaram a
surgir os primeiros grupos de estrelas que, por sua vez, formaram os
aglomerados globulares
situados no halo que, de fato, são os componentes mais antigos
remanescentes até os dias atuais. No mesmo período, começou a se formar o
bojo central, ao redor do qual os aglomerados globulares orbitavam. Tal
processo pode ter levado alguns bilhões de anos.
1
Simulação da galáxia atual (acima) e como seria há onze bilhões de anos
(abaixo). Em sua evolução, a galáxia passou por um período de surto de
formação estelar entre onze e sete bilhões de anos atrás.
Evidências sugerem que o surgimento do disco galáctico foi um evento
praticamente independente. A formação do disco teria se sucedido a
partir da absorção de gás de origem extragaláctica que se aglomerava sob
forma achatada ao redor do bojo, o que teria durado por cerca de sete
bilhões de anos desde a formação do bojo central. Algumas teorias
sugerem, contudo, que a galáxia ainda está em formação, com base no fato
de que nuvens de gás molecular estão se movendo com alta velocidade nas
partes mais externas em direção ao plano galáctico, mas não há consenso
de que se trata, de fato, de um processo de incorporação de matéria no
disco.
2 1
No entanto, a observação do processo de formação de outras galáxias
sugere que o disco pode ter se formado junto ao halo e ao bojo central.
3
Pode-se inferir a cronologia de formação estelar a partir da abundância de
elementos químicos nas estrelas, utilizando por exemplo a técnica de
nucleocosmocronologia. O material inicial visível que existia antes da formação da galáxia era composto somente por
hidrogênio,
hélio e uma quantidade pequena de
lítio. Com o surgimento de estrelas, elementos mais pesados
passaram a ser sintetizados e posteriormente liberados no meio interestelar por meio de
ventos estelares ou explosões de
supernova. Este material, por sua vez, era incorporado na
formação de uma nova geração de estrelas
que, por consequência, passavam a ter maior fração de outros elementos
químicos. Desta forma, a abundância de núcleos atômicos pesados
determina se a estrela pertence a gerações mais antigas ou mais recentes
sendo possível, portanto, analisar o processo de evolução química da
galáxia.
4 5
Os aglomerados globulares possuem os menores teores metálicos sendo,
portanto, os componentes mais antigos. Sua idade não determina
necessariamente a idade da galáxia como um todo, mas fornece um limite
máximo que a galáxia pode ter. Este limite geralmente é descrito como
sendo aproximadamente 13,2 bilhões de anos.
6
Em geral, sugere-se que estrelas da população II, velhas e pobres em
elementos pesados, foram as primeiras a se formar, sendo que este
período de formação se estendeu por somente um bilhão de anos. O disco,
conforme o gás extragaláctico incorporava-se, passava a ser povoado por
novas e grandes estrelas do tipo I, cuja formação durou pelos doze
bilhões de anos subsequentes e se estende até os dias atuais.
7
O auge da atividade de formação estelar possivelmente ocorreu entre
onze e sete bilhões de anos atrás, período no qual cerca de noventa por
centro das estrelas atuais teriam surgido.
8
A análise da abundância de elementos mais pesados como
oxigênio e
magnésio
no disco mostra que sua distribuição varia gradualmente conforme a
distância ao centro galáctico, sendo mais abundantes em sua parte mais
interna. Isto sugere que o disco teria se formado de dentro para fora,
uma vez que a maior abundância de elementos pesados significa que mais
gerações de estrelas existiram e que, portanto, a região é mais antiga.
9 10
Estrutura
Concepção artística da galáxia, onde destacam-se o disco, o bojo central e o halo de aglomerados globulares.
A Via Láctea é uma
galáxia espiral barrada, formada por quatro estruturas principais. A região central caracteriza-se por um bojo alongado formado sobretudo por
estrelas antigas e onde possivelmente encontra-se um
buraco negro
supermassivo. Ao seu redor está o disco galáctico cujo diâmetro chega a
aproximadamente cem mil anos-luz. Neste disco encontram-se estrelas
jovens, nebulosas e regiões de formação estelar, que se organizam de
forma a criar os quatro braços espirais principais da galáxia. Por fim,
ao redor destas estruturas está o halo galáctico, cujos componentes mais
proeminentes são os
aglomerados globulares de estrelas antigas que orbitam o centro galáctico. Ao redor da galáxia existe ainda um halo de gases circundantes, além da
matéria escura, que, embora indetectável diretamente, afeta sua dinâmica de rotação.
11 12 A
magnitude absoluta integrada
da Via Láctea é de -20,6, que seria o brilho visível se toda a luz da
galáxia fosse concentrada em um ponto a 32,6 anos-luz do observador.
13
Componentes
A galáxia contém pelo menos 100 bilhões de
estrelas e pode chegar a 400 bilhões, de acordo com estimativas. Poucas são
supergigantes, como
Rígel e
Betelgeuse, enquanto estrelas como o
Sol são mais comuns. Contudo, o tipo mais abundante na galáxia são as
anãs vermelhas.
14 15
A massa da galáxia pode ser deduzida a partir da velocidade de rotação
ao redor de seu centro ou através de estimativas observacionais. Ainda
há muita incerteza no cálculo da massa da Via Láctea, mas sabe-se que
toda a matéria visível compreende uma massa da ordem de 10
11 massas solares (M
☉), da qual mais de noventa por cento corresponde às estrelas e o restante são gases e poeira que, em conjunto, compõem o
meio interestelar.
16
No total, quase três quartos da massa da galáxia são formados de
hidrogênio e um quarto de hélio, enquanto uma pequena fração (cerca de
2%) é formada por "metais".
nota 1 17 Contudo, o halo de matéria escura que cerca a galáxia compreende a maior parte de sua massa, cuja totalidade é da ordem de 10
12 M
☉.
18 19
As estrelas estão distribuídas em duas categorias principais que
levam em conta a proporção de elementos mais pesados do que o hélio. A
população I inclui aquelas em que é relativamente alta a presença de
metais, com proporção de 0,2 a 1 vezes a porcentagem existente no
Sol. Neste grupo encontram-se as estrelas mais jovens. A população II, por sua vez, é formada por estrelas cuja
atmosfera
é pobre em metais, embora no núcleo dessas estrelas ainda ocorra a
síntese de elementos químicos. Teoricamente considera-se também a
população III, que seria a primeira geração de estrelas da galáxia,
formadas somente por hidrogênio e hélio, e que não mais existem. A
divisão entre estas categorias não é evidente, uma vez que a taxa
metálica nas estrelas varia continuamente.
20 21
Estima-se que a quantidade de
exoplanetas seja tão grande ou mesmo maior que a própria quantidade de estrelas da Via Láctea, sendo que planetas menores, como a
Terra, são mais comuns que
gigantes gasosos.
22 Cerca de uma em cada cinco estrelas da galáxia são semelhantes ao Sol e, de acordo com dados obtidos pela
sonda Kepler,
uma em cada seis dessas estrelas possui pelo menos um planeta do
tamanho da Terra. Extrapolando-se os dados para toda a galáxia, seriam
mais de dezessete bilhões de planetas similares ao nosso em toda a Via
Láctea.
23 Exitem ainda
planetas interestelares
que foram, por algum motivo, retirados de sua órbita original e vagam
em meio ao espaço interestelar, sem ligação gravitacional com outra
estrela.
24
Cerca de uma em cada dez estrelas da galáxia são
anãs brancas, embora poucas tenham sido detectadas nas vizinhanças do Sol devido à sua baixa luminosidade e tamanho reduzido.
25 A Via Láctea abriga, segundo estimativas, mais de um bilhão de
estrelas de nêutrons, remanescentes do fim de estrelas massivas.
26 A galáxia possui ainda milhões de
buracos negros
originados no fim da vida de estrelas supermassivas, possuindo massas
de algumas dezenas de massas solares. Entretanto, somente algumas
dezenas foram identificados até o momento. Muitos deles vagam pela
galáxia e só podem ser identificados quando interagem com outras
estrelas ou poeira interestelar. Existe no centro galáctico somente um
buraco negro supermassivo, com milhões de vezes a massa do Sol.
27 28
Fotografia composta que
mostra cerca de meio grau do céu (aproximadamente o diâmetro da lua
cheia) na região do centro galáctico, em infravermelho e raios-X. A
região brilhante à direita é
Sagittarius A.
Detalhe do centro da galáxia visto em raios-X, onde se destaca Sagittarius A.
Centro galáctico
O núcleo da Via Láctea se encontra a cerca de 26 mil anos-luz do Sistema Solar, na direção da constelação de
Sagitário. Esta região é caracterizada por um
bojo central
alongado, que possui cerca de 27 mil anos luz de uma extremidade a
outra. O centro galáctico, a região mais densamente povoada da galáxia,
contém cerca de dez bilhões de estrelas que são principalmente velhas e
pobres em metais, embora existam também muitas estrelas jovens e ricas
em elementos pesados. Alguns desses componentes formam
aglomerados globulares
que orbitam ao redor do centro e um deles situa-se no próprio centro,
onde a concentração estelar é tão intensa a ponto de encontros estelares
serem relativamente comuns.
29 30 31 32
Observações de estrelas gigantes nas regiões internas da Via Láctea
levantam a possibilidade do bojo central ser formado, na verdade, por
duas regiões em barra sobrepostas, criando uma espécie de "X" no centro
da galáxia, sendo uma barra mais robusta que a outra. Este tipo de
estrutura já foi observado em outras galáxias espirais, como na
NGC 4469 e
NGC 4710.
33 34 35
O exato centro da galáxia abriga um possível
buraco negro denominado
Sagittarius A.
O movimento de nuvens de gases e de estrelas ao seu redor permitiu
calcular a sua massa como sendo quatro milhões de vezes superior à massa
do Sol, concentrada somente em uma pequena região, o que evidencia se
tratar, na verdade, de um
buraco negro supermassivo.
Estudos indicam que as nuvens moleculares ao redor deste objeto estão
sendo atraídas e, a medida que se aproximam do intenso campo
gravitacional do buraco negro, passam a formar um
disco de acreção e emitem grande quantidade de radiação. Embora não possa ser observado diretamente,
observações radioastronômicas
levantam ainda mais evidências de sua existência. A presença de buracos
negros em núcleos de galáxias semelhantes à Via Láctea é bastante
comum.
31 36 37 38 O centro galáctico é possivelmente a origem de
estrelas hipervelozes, cuja velocidade excede quinhentos quilômetros por segundo, fazendo com que
percam sua ligação gravitacional com a galáxia. Tamanha velocidade surge da interação entre uma estrela e um buraco negro, cujo resultado é o ganho de velocidade da primeira.
39
Embora a maior parte do bojo não possa ser observada diretamente, uma pequena parte pode ser vista em uma região conhecida como
janela de Baade, através da qual a quantidade reduzida de nuvens interstelar permite observar estrelas distantes.
40 A região central da galáxia possui ainda regiões de intensa formação estelar. Detectou-se por meio de observações do
Telescópio Fermi recentemente regiões de emissão de
raios gama
acima e abaixo do plano galáctico, que se estendem por cerca de 25 mil
anos-luz e parecem ter origem no centro da Via Láctea, cuja origem pode
ser a atividade existente no bojo central.
41
Disco galáctico
Nebulosa de Órion, o berçário de formação estelar mais próximo de nós, a cerca de 1 500 anos-luz em direção à
constelação homônima, pode ser vista a olho nu. Seu brilho provém das estrelas recém-nascidas em seu interior.
O
disco galáctico
da Via Láctea concentra a maior parte do gás, poeira e estrelas que
formam estruturas em forma de espirais. Estes gases, primariamente
hidrogênio e
hélio, e poeira formam
nuvens moleculares opacas
que obstruem, inclusive, nossa visão do centro galáctico. O disco é uma
parte proeminente da galáxia, pois contém grande quantidade de estrelas
jovens e recém-formadas, que geralmente nascem em grupos a partir de
uma mesma nuvem molecular e, por isso, associam-se em
aglomerados abertos.
42 A Via Láctea possui um
campo magnético que pode ser aferido utilizando-se uma série de técnicas, dentre elas o
polarização da luz das estrelas e o
Efeito Zeeman, provocado pela mudança dos níveis de energia de um átomo sob um campo magnético. No disco, o campo magnético é de 4 x 10
-6 gauss, que segue principalmente a orientação dos braços espirais.
43
Nesta região predominam as estrelas da população I, que são, de forma geral, as mais novas e possuem teor metálico importante.
44
A população estelar do disco pode ser dividida em três grupos, o
primeiro deles caracterizado por estrelas novas que compõem os braços
espirais, o segundo compõe o disco fino, uma região com espessura de
aproximadamente mil anos-luz onde estão estrelas não tão jovens
espalhadas para fora dos braços espirais por conta da rotação
diferencial da galáxia e, por fim, o disco grosso, com três mil anos luz
de espessura formado por estrelas antigas e dispersas devido a
interações com grandes nuvens moleculares que as fizeram se afastar do
plano galáctico.
nota 2 45
Outra possibilidade é que as estrelas do disco grosso tenham se formado
em outras galáxias satélites que, posteriormente, foram incorporadas à
Via Láctea.
46
É importante notar que não existe uma borda definida para o disco, uma
vez que a densidade de estrelas varia gradualmente conforme se afasta do
plano galáctico ou do centro galáctico. Nota-se, contudo, que além de
um raio de quarenta mil anos-luz, a densidade estelar cai radicalmente.
47
Mais da metade do gás molecular da Via Láctea se concentra em nuvens similares à
Nebulosa de Órion. Esse tipo de nuvem é o berço de formação de um grande número de estrelas de diversos tamanhos, inclusive
supergigantes. Estas, por sua vez, possuem um curto período de existência e terminam como titânicas explosões de
supernova,
cujo material é disperso no meio interestelar e carrega consigo
eventuais vestígios de uma antiga nebulosa. O que resta são aglomerados
abertos das estrelas de menor massa, como as
Plêiades e o
Presépio,
que possuem tipicamente menos de mil estrelas de vida longa, cuja
interação gravitacional com outros componentes da galáxia acabam por
desfaze-los posteriormente.
48
Estrutura espiral
NGC 6744, uma das galáxias cuja estrutura mais se parece com a da Via Láctea.
O aspecto espiral do disco é definido pela existência de certos componentes, dentre eles nuvens moleculares (como as
regiões HI e
HII),
estrelas das classes O e B,
protoestrelas e
populações de cefeidas tipo I,
que delineiam seu formato visual e a maior densidade de matéria. Estas
estruturas são utilizadas para mapear a galáxia pelo fato de que seu
período de existência é relativamente curto não havendo, portanto, tempo
suficiente para que tais objetos migrem para fora dos braços espirais.
49
Uma pesquisa, cujo método incluiu a análise da distribuição de estrelas
massivas e jovens, revelou que a galáxia possui de fato quatro braços
espirais e não dois, como sugeriam estudos anteriores.
50
Essas quatro estruturas principais do disco são o
Braço de Perseus,
Scutum-Centaurus,
Cygnus e
Sagitário. Os dois primeiros são os mais proeminentes da galáxia, ou seja, apresentam uma maior densidade de gases, poeira e estrelas.
51
O braço de Scutum-Centaurus se inicia próximo à extremidade da barra
central mais próxima do Sol, enquanto o braço de Perseus tem início na
extremidade oposta, ambos com ângulos praticamente iguais em relação à
barra central.
52 Dentre as estruturas notáveis no Braço de Perseu se destaca a
Nebulosa do Caranguejo, um remanescente de supernova, e a
Nebulosa Roseta. Já no Braço de Sagitário, dentre os grandes componentes estão as
nebulosas da Lagoa,
Trífida e a de
Eta Carinae, além de muitos aglomerados estelares.
53
Impressão artística da estrutura da galáxia, baseada nas mais recentes avanços no mapeamento galáctico.
Apesar do formato de galáxias espirais sugerir sua descrição por meio
de curvas espirais logarítmicas, existe uma grande irregularidade na
distribuição dos componentes que torna este tipo de
modelagem pouco eficiente. Além disso, existem estruturas menores e bastante comuns, como o
braço de Órion
onde está o Sistema Solar, situado entre o braço de Sagitário e de
Perseus, que evidenciam a irregularidade na estrutura da Via Láctea.
54
Além do Braço de Perseu, existe uma estrutura de menor densidade
estelar que parece ser a continuação do Braço de Norma. Próximo à barra
central da galáxia, localizam-se duas estruturas que, juntas, circundam o
centro galáctico formado uma espécie de anel, o
Braço 3 kpc próximo, localizado na parte anterior em relação à nossa posição, e o
3 kpc distante,
no lado oposto, ambos situadas a três quiloparsecs ou dez mil anos luz
do centro galáctico. Sua origem provém possivelmente do fluxo de
material interestelar ao longo da barra central.
55 56
Além do disco galáctico, em um raio de mais de sessenta mil anos-luz,
existe uma corrente de estrelas que circunda toda a galáxia, formando o
Anel de Monoceros. A origem mais provável desta estrutura seria o rompimento de antigas e pequenas
galáxias satélites que orbitavam a Via Láctea, mas acabaram por ser rompidas pela gravidade da mesma, deixando somente uma trilha de estrelas.
57 58
O fato de a galáxia possuir
rotação diferencial
levantou a questão de como os braços espirais podem perdurar por tanto
tempo já que, se cada parte se move a uma velocidade diferente, logo
deveriam se desfazer. A solução veio a partir do
modelo de onda de densidade,
que descreve os braços espirais como sendo ondas de alta densidade que
se movem ao longo do disco galáctico delineando o formato espiral.
Conforme esta onda passa por uma região, nuvens moleculares se aglomeram
e dão origem a estrelas massivas, ocasionando a proeminência visual do
braço espiral. Esta onda se move, posteriormente, para adiante, fazendo
surgir novas estruturas que continuarão a delinear o formato desta onda,
enquanto estruturas antigas são deixadas para trás. Como as nuvens
moleculares e estrelas massivas apresentam vida curta, logo perdem seu
brilho e se desfazem. Portanto, as ondas se movem com
velocidade angular constante ao redor do centro galáctico e, dessa forma, não se dissipam.
59
Proximidades do Sistema Solar
Mapa do Braço de Órion nas proximidades do Sol, mostrando algumas de
suas características. O centro galáctico está voltado para a parte
inferior. Em vermelho as nuvens moleculares, em amarelo as associações
OB e em cinza as nebulosas escuras.
O Sol situa-se nas proximidades da borda interna do
Braço de Órion,
uma estrutura menor localizada entre os braços de Perseu e de
Sagitário, numa zona onde a densidade estelar é de somente 0,11 estrelas
por
parsec cúbico, a maioria delas com pequena massa e associadas a
sistemas binários ou múltiplos, sendo que num raio de treze anos-luz foram encontrados somente vinte e cinco
sistemas estelares. O mais próximo deles é o sistema
Alpha Centauri, cujo componente mais próximo é a
anã vermelha Proxima Centauri, localizada a pouco mais de quatro anos-luz de distância.
Sirius, a estrela mais brilhante do céu (depois do Sol) está a 8,6 anos-luz da Terra.
60 61
O Sol atualmente está cruzando uma região do espaço dominada por matéria interestelar denominada
Nuvem Interestelar Local. Esta nuvem faz parte de uma estrutura ainda maior, a
Bolha Local, em cuja borda está o Sistema Solar, a qual se estende por cerca de 390 anos-luz, e tem origem na
associação Scorpius Centaurus. Neste local existe uma intensa atividade de formação estelar, onde surgem estrelas massivas e jovens com
classes espectrais O e B. Estas estrelas possuem um período de vida curto, e quando explodem sob a forma de
supernovas, originam fortes ventos de gases que varrem as regiões por onde passam, criando bolhas de gases em meio ao espaço interestelar.
62
A
Nebulosa de Gum é o mais próximo
remanescente de supernova, com sua parte mais próxima localizada a 450 anos-luz. Dentro desta região estão os fragmentos da
Supernova de Vela. A
Nebulosa de Órion, a cerca de 1 500 anos-luz, é a mais próxima dentre as grandes regiões de formação estelar. Grandes
nuvens moleculares
escuras localizam-se a mais de 1 500 anos-luz do Sol, sendo
responsáveis pelo obscurecimento em partes do plano galáctico observados
a partir da Terra nas constelações de Cisne e Águia. Estas nuvens
organizam-se em linha de forma paralela à associações estelares que
estão logo atrás, conforme tipicamente observado em galáxias espirais.
63 As
Híades, a 150 anos-luz, e as
Plêiades, a 410 anos-luz, são os dois aglomerados abertos mais próximos do Sistema Solar.
64 65 No Braço de Órion existe uma banda denominada
Cinturão de Gould,
ao longo da qual existem importantes locais de formação estelar da
qual, inclusive, a nebulosa de Órion e a associação Scorpius Centaurus
fazem parte.
66 67
Halo
O
halo
da Via Láctea é uma região aproximadamente esférica que se estende para
além do disco, onde está presente pouca quantidade de gás e poeira e
nenhuma atividade de formação estelar. Contudo, existem mais de cem
aglomerados globulares
identificados (mas estimativas sugerem a existência de cerca de
quinhentos), constituídos por estrelas da população II, tão velhas
quanto a própria galáxia e com baixa metalicidade. Esses aglomerados
executam órbitas elípticas ao redor do centro galáctico em orientações
aleatórias que por vezes cruzam o disco, enquanto podem levá-los para
até trezentos mil anos-luz de distância do centro galáctico. De fato
estes aglomerados globulares, assim como algumas estrelas desviadas para
esta região, são os únicos componentes brilhantes que delineiam o
formato do halo.
42 68 69
Esta região da galáxia pode abrigar ainda um grande número de estrelas
anãs vermelhas de pequena massa e pouco brilhantes, o que tornaria
difícil sua detecção.
70
Aglomerados cujas distâncias demasiadamente grandes originam dúvidas se
realmente fazem parte do halo ou se estão ligados gravitacionalmente a
alguma galáxia satélite da Via Láctea, como as Nuvens de Magalhães. Em
função de campos de estrelas esparsas do halo terem sido encontrados a
cerca de 160 mil anos-luz do centro galáctico, esta distância é
usualmente tida como o raio do halo.
71
Evidências levantadas a partir de dados obtidos pelo
Observatório de raios-X Chandra
sugerem que a galáxia está envolvida em uma espécie de halo gasoso que
se estende por centenas de milhares de anos-luz do seu centro, cuja
massa é comparável a massa de todas as estrelas da galáxia. Sua
temperatura é extremamente alta, chegando a mais de um milhão de
kelvins. Esta nuvem difusa de matéria pode ser a solução para o problema
dos
bárions
na galáxia, cuja quantidade atual é somente a metade da proporção
observada nos primórdios do Universo, com base em observações de
galáxias distantes.
72
Circundando a galáxia, constatou-se a presença de um halo que se estende para muito além do disco, composto de
matéria escura,
cuja natureza é desconhecida. Embora esse tipo de matéria não interaja
com a luz, sua presença é detectável por meio de sua influência
gravitacional sobre a translação dos objetos ao redor do centro
galáctico. De fato a matéria escura compreende cerca de noventa por
cento da massa total da galáxia, enquanto toda a matéria visível
corresponde à porcentagem restante.
73 74
A presença desta matéria escura pode ser decisiva na estabilidade das
ondas de densidade e, consequentemente, na manutenção dos braços
espirais da galáxia por longos períodos.
75
Rotação
Curva de rotação da Via Láctea. Em laranja o predito de acordo com a massa visível e em azul o observado.
A Via Láctea apresenta um movimento de
rotação ao redor do centro galáctico em
sentido horário (a partir do polo norte galáctico), contudo de forma
diferencial,
ou seja, a velocidade da rotação da galáxia como um todo não é a mesma.
Este movimento apresenta, assim como outras galáxias espirais,
irregularidades em relação ao que é previsto baseado na massa total
visível (formada por estrelas, gases e outros componentes) e o que de
fato se observa. Nota-se que as regiões mais afastadas da galáxia giram
com velocidades maiores do que seria predito pelas
Leis de Kepler.
Portanto conclui-se que a velocidade de rotação não necessariamente
diminui com a distância, mas se mantém praticamente constante a partir
do disco.
76
A
curva de rotação
descreve a velocidade de rotação dos astros da galáxia em função de sua
distância ao centro. Esta velocidade está diretamente relacionada à
quantidade de matéria que se encontra no interior desta órbita, sendo
possível, portanto, inferir a massa da galáxia por meio do movimento de
seus componentes. Conforme revela a curva de rotação da Via Láctea, a
velocidade em suas partes externas é maior do que o esperado, o que
implica em uma grande quantidade de matéria existe além do disco, muito
além do que pode ser observado. Por isso, acredita-se que a anomalia
seja provocada pela
matéria escura, indetectável diretamente e cuja natureza se desconhece.
77
Movimento do Sol ao redor do centro galáctico.
O Sol descreve uma órbita ao redor do centro galáctico com velocidade
de cerca de 220 quilômetros por segundo, o que resulta em um
período orbital
de aproximadamente 225 milhões de anos. Desde sua formação, estima-se
que o Sol tenha completado seu trajeto vinte vezes. O vetor velocidade
do Sol aponta para a constelação de
Cisne. Em relação ao
referencial de repouso local,
ou seja, desconsiderando-se o movimento do Sol e de todas as outras
estrelas ao redor do centro galáctico, o Sol se move a 22 quilômetros
por segundo na direção da constelação de
Hércules, em direção a um ponto denominado
ápice solar. O Sol apresenta, ainda, um movimento de
oscilação harmônico
em relação ao plano galáctico, cruzando-o com um período entre 52 a 74
milhões de anos, com amplitude máxima entre 49 a 93 parsecs acima ou
abaixo do plano galáctico. Atualmente estamos a cerca de 15 parsecs
acima do plano da Via Láctea.
78 79
O período destas oscilações da órbita solar aproximadamente coincidem
com eventos de extinção em massa, levantando suspeitas de que, ao cruzar
regiões densas de nuvens moleculares ou dos braços espirais,
perturbações gravitacionais modificariam a órbita de
cometas distantes do Sistema Solar que, por sua vez, atingiam nosso planeta.
80
Proximidades
A Grande e a Pequena Nuvem de Magalhães são facilmente visíveis a olho nu.
Algumas galáxias de menor porte orbitam a Via Láctea, sendo, portanto
galáxias satélite. A mais próxima delas é a
Galáxia Anã do Cão Maior, situada a cerca de 42 mil anos-luz do centro galáctico, seguida pela
Galáxia Anã Elíptica de Sagitário. A
Grande Nuvem de Magalhães e a
Pequena Nuvem de Magalhães
são as maiores dentre as galáxias satélite da Via Láctea. Ambas são
visíveis a olho nu no hemisfério sul celeste como manchas brilhantes,
sendo que a Grande Nuvem de Magalhães é a galáxia mais brilhante vista
da Terra depois da própria Via Láctea. Ambas são
estruturas irregulares
e apresentam regiões de intensa formação estelar. Uma corrente de gases
existe ligando as nuvens de Magalhães entre si e também com a Via
Láctea, sendo sugerido que teria origem na interação gravitacional entre
as galáxias.
81 82 83 84
As nuvens de Magalhães possivelmente são as responsáveis por criar
uma deformação observada no disco galáctico. Embora sua massa seja
insignificante comparada com toda a Via Láctea, a interação com a
matéria escura circundante faz com que os efeitos gravitacionais das
galáxias satélite sejam amplificados a ponto de influenciar a forma do
disco galáctico enquanto descrevem sua órbita ao redor do centro da
galáxia.
85
Com exceção das nuvens de Magalhães, as galáxias satélites da Via
Láctea são extremamente pequenas e difusas, sendo de difícil observação
até mesmo com o auxílio de telescópios. Muitas das galáxias satélites
que se aproximam da Via Láctea acabam por ser distorcidas, rompidas e
suas estrelas são incorporadas à nossa galáxia, conforme está
acontecendo com as duas galáxias mais próximas. O aglomerado globular
Omega Centauri
apresenta características incomuns, o que leva à suspeita de que seja o
núcleo de uma antiga galáxia anã que foi destruída pela Via Láctea, que
incorporou seus componentes.
86
Nossa galáxia integra um grupo composto por mais de trinta galáxias, denominado
Grupo Local que, por sua vez, pertence ao
Superaglomerado de Virgem. Contudo, somente três galáxias se destacam, sendo a maior delas a
Galáxia de Andrômeda,
visível a olho nu e distante mais de duzentos milhões de anos-luz. A
Via Láctea, contudo, parece ser o componente mais massivo do grupo. A
Galáxia do Triângulo
também apresenta estrutura espiral, embora seja bem menos massiva que
as outras duas. Os demais componentes, são principalmente galáxias anãs
irregulares ou elípticas.
87 88 89
A interação gravitacional entre as duas maiores galáxias do Grupo
Local as colocaram em rota de colisão, a qual deverá acontecer em pelo
menos quatro bilhões de anos. Simulações mostram que Andrômeda e a Via
Láctea se fundirão, num processo que levará mais dois bilhões de anos,
até formarem uma gigantesca galáxia elíptica. Contudo, dificilmente
ocorrerão colisões entre estrelas, devido à imensa separação entre elas,
apesar de suas órbitas serem radicalmente alteradas. Posteriormente, a
Galáxia do Triângulo também deverá colidir com a galáxia elíptica
resultante.
90
Ansiotropia dipolar da
radiação cósmica de fundo
em todo o céu. A região em vermelho representa a região para onde nos
movemos, a partir da qual pode-se inferir o movimento do Grupo Local.
Note a interferência do plano galáctico no centro.
Movimento
A nossa galáxia, assim como o Grupo Local, apresentam um movimento
próprio influenciado pelos aglomerados de galáxias próximos. O fluxo de
Hubble, que descreve o movimento das galáxias devido somente à
expansão do Universo, é utilizado como
referencial inercial do movimento galáctico. Galáxias como a Via Láctea apresentam
velocidades peculiares em relação a este referencial. A velocidade e a direção do movimento da galáxia podem ser detectados a partir da ocorrência da
anisotropia dipolar, causada pelo
efeito Doppler, em que a radiação que está na direção da velocidade da galáxia sofre
desvio para o azul, enquanto a radiação proveniente da direção oposta sofre
desvio para o vermelho. Um observador estacionário em relação ao fluxo de Hubble, por sua vez, não detecta nenhum desvio na radiação incidente.
91 A galáxia tende a se aproximar do centro de massa do Grupo Local, o que levará a colisão com Andrômeda.
92 O grupo Local como um todo, por sua vez, move-se a cerca de 620 quilômetros por segundo em relação à
radiação cósmica de fundo, na direção de logitude 276° e latitude de 30° em
coordenadas galácticas, na direção da constelação de
Hidra. A radiação cósmica de fundo foi mapeada a partir dos satélites
COBE e
WMAP.
93 O
aglomerado de galáxias de Virgem é responsável por parte da velocidade do Grupo Local, mas a maior parte provém da ação gravitacional do
Grande Atrator, que possivelmente é causada pela influência do
Superaglomerado Hidra-Centauro em conjunto com outros
superaglomerados de galáxias. Nossa galáxia situa-se na borda de um grande
Vazio Local, uma região com ausência de galáxias da qual o Grupo Local está se afastando.
94 95
Aparência
Posição do Sistema Solar em relação ao plano galáctico. Somente as órbitas dos gigantes gasosos está representada.
Via Láctea vista no deserto do Atacama.
A partir da posição do Sistema Solar,a Via Láctea forma uma faixa brilhante que se estende por 360° ao redor da
esfera celeste.
De fato a maior parte das estrelas não pode ser definida visualmente,
de forma que suas luzes são combinadas em uma luminosidade difusa, cuja
distribuição é extremamente irregular. O plano galáctico é inclinado
cerca de 60° em relação à
eclíptica, fazendo com que a galáxia cruze tanto
constelações do hemisfério celeste norte quanto do sul e que, portanto, possa ser vista de qualquer lugar do mundo.
96 97 98 O
polo galáctico norte localiza-se na constelação de
Coma Berenices, enquanto o polo galáctico sul encontra-se na constelação de
Escultor.
99
O centro da galáxia localiza-se na constelação de
Sagitário, onde estão presentes as regiões visualmente mais brilhantes, como a
Nuvem Estelar de Sagitário e partes do bulbo central, além de muitos aglomerados globulares e a
Nebulosa da Lagoa visíveis a olho nu.
100
Esta região apresenta, contudo, uma proeminente faixa escura
distribuída de forma irregular. A partir desta região em direção às
constelações de
Águia e
Cisne a banda obscurecida continua evidente, dividindo a faixa da galáxia em duas. Seguindo sua trajetória até a constelação de
Cassiopeia,
a galáxia se mostra como uma faixa simples e menos proeminente, cuja
largura varia irregularmente. Esta faixa continua pelas constelações de
Gêmeos,
Órion,
Monoceros e
Cão Maior igualmente pobre em brilho, embora alguns aglomerados abertos, como
M41 e
M47 sejam visíveis a olho nu. Contudo, a partir das constelações de
Vela,
Carina (onde situa-se a
Nebulosa de Eta Carinae101 ),
Cruzeiro do Sul,
Centauro,
Norma e
Escorpião
até o retorno a Sagitário, a galáxia volta a exibir um brilho intenso. A
faixa brilhante contínua, mas irregular, é recortada por regiões
obscurecidas por nuvens moleculares, como a
Nebulosa do Saco de Carvão.
102 103
Por ser um objeto difuso e com baixa
luminosidade superficial, a observação da Via Láctea é fortemente afetada pela
poluição luminosa. Em áreas extremamente escuras, onde hão haja nenhum tipo de poluição luminosa (onde a
magnitude
limite chega a +6.0 aproximadamente), as estruturas da galáxia são
facilmente perceptíveis, sendo seu brilho tão intenso a ponto de
projetar sombra. Em áreas rurais, mesmo com o leve brilho ocasionado
pelas luzes urbanas, a Via Láctea se mostra proeminente no céu. Em áreas
suburbanas (onde a magnitude limite é de +4.5), a iluminação noturna
faz com que a Via Láctea se torne pouco estruturada e fortemente
obscurecida, mesmo quando em direção ao
zênite. No centro das cidades é praticamente impossível observar a galáxia.
104 105
Mosaico da Via Láctea em luz visível, onde nota-se as regiões mais brilhantes e a faixa de poeira.
Visões culturais
A faixa brilhante e sinuosa da Via Láctea instiga a curiosidade
humana desde a antiguidade. Pelo fato de se estender por todo o céu, a
galáxia foi tida como análoga a rios, como no caso de lendas antigos
egípcias, em que era comparada ao
Rio Nilo, contudo corria nas áreas habitadas pelos espíritos. Na
China e no
Japão, a galáxia também recebe a denominação de
Tien Ho (Rio celestial ou rio prateado), enquanto que, para os
hindus, a Via Láctea representa o "curso do
Ganges celestial". Há referências em outras culturas da Via Láctea como sendo um rio que conduziria à imortalidade.
106 107
Pintura de
Tintoretto, do ano de 1575, descrevendo a origem da Via Láctea a partir do mito grego.
Segundo a
mitologia grega,
Héracles, filho de
Zeus, foi levado para se alimentar no seio de
Hera,
sua esposa, e dessa forma obteria a imortalidade. Entretanto, ao saber
que Héracles era, na verdade, filho de Zeus com uma concubina mortal,
imediatamente empurrou o menino, e seu leite derramou por todo o céu,
formando uma faixa esbranquiçada. Possivelmente, o nome da galáxia
surgiu a partir desta lenda, com base no surgimento da expressão do
grego helenístico galaxias kuklos
(γαλαξίας κύκλος ou "ciclo leitoso") que, traduzido para o latim, veio a
se tornar "Via Láctea". Desta mesma expressão surgiu a palavra
"galáxia", cuja raiz significa simplesmente "leite".
108
Em culturas indígenas, o formato irregular da faixa brilhante era assimilada como sendo figuras animais. Para os índios
desanos, por exemplo, a Via Láctea forma a figura de duas cobras que se enrolam, enquanto para os
quíchuas as porções escuras da galáxia representavam diversos animais.
108 Na
mitologia dos índios tupi-guarani, a Via Láctea é na verdade o Caminho das Antas (
Tapi`i Rape). Parte desta faixa representa a plumagem da
Ema, uma grande constelação que se estende entre as constelações ocidentais do Cruzeiro do Sul e Escorpião.
109
De fato a maior parte das lendas concebe a galáxia como sendo um caminho ou uma estrada. Segundo algumas crenças de povos
esquimós,
dentre outros, a faixa brilhante forma o "caminho das cinzas". Em
culturas africanas esta crença provém da lenda de uma menina que marcou
seu caminho para que seu povo pudesse encontrá-la. Para os
cheyennes e outras tribos das
grandes planícies dos
Estados Unidos, a Via Láctea é a trilha de poeira deixada pela corrida entre o búfalo e o cavalo.
107
Os turcos conheciam a galáxia como
Hadjiler Juli ou a "estrada dos peregrinos". Na
Idade Média na
Europa, recebia a denominação de "estrada de Roma", em alusão à sede da
Igreja Católica, através da qual se conseguiria o acesso ao paraíso.
107 Na
península Ibérica, a Via Láctea é conhecida também como
Caminho ou
Estrada de Santiago.
São Tiago,
um dos apóstolos de
Jesus, foi para o norte da atual
Espanha para evangelizar. Muito depois de sua morte, começaram peregrinações para o local onde hoje fica a cidade de
Santiago de Compostela,
a partir de relatos de milagres e aparições. Os peregrinos, à noite,
utilizavam a Via Láctea como guia para chegarem à cidade, razão pela
qual a galáxia também recebe estas denominações.
110 111
Mais recentemente, a partir do advento da
ficção científica, a galáxia passou a ser o local de
viagens interestelares, em que geralmente
humanos são capazes de chegar a outros planetas e conhecer outras formas de
vida extraterrestre.
Isaac Asimov em sua trilogia
Fundação criou um extenso
Império Galáctico que se estende por incontáveis planetas.
112 Na série
Star Trek, a galáxia é povoada por raças alienígenas que possuem domínios em diversas regiões da galáxia.
113
História da observação
A investigação científica sobre a natureza da Via Láctea data desde a
antiguidade. Em seu livro
Meteorologica,
Aristóteles
argumenta que a faixa brilhante era originada de exalações ferozes de
estrelas grandes, numerosas e próximas entre si, que acontecia nas
partes mais altas da atmosfera.
114 115
Muitos outros astrônomos, por sua vez, imaginavam a Via Láctea como
sendo o resultado do brilho de muitas estrelas distantes e próximas
entre si, de forma que sua luz aparecia de forma difusa.
Avempace, por exemplo, afirma que as estrelas que quase se tocam, formam uma "imagem contínua", o que seria o resultado da
refração da atmosfera.
114
Galileu Galilei, ao apontar seu
telescópio para a Via Láctea no ano de 1609, observou sua verdadeira natureza e escreveu em seu livro
Sidereus Nuncius
que "a galáxia de fato não é nada além de um amontoado de estrelas que
formam aglomerados. Para qualquer direção que se aponte o telescópio,
uma vasta quantidade de estrelas imediatamente se mostra, muitas delas
bastante brilhantes, enquanto o número de estrelas pequenas é
incalculável."
116
Descrição da galáxia feita por William Herschel, publicada em 1785. O Sol é o ponto mais forte próximo ao centro.
Posteriormente, percebeu-se que o Sol estava dentro do grande grupo de estrelas que forma a Via Láctea.
William Herschel
e sua irmã, nos anos de 1780, foram um dos primeiros a tentar
determinar a posição do Sistema Solar na galáxia a partir da densidade
de estrelas observada. Concluíram, então, que a galáxia teria forma
achatada e que o Sol estaria próximo a sua região central.
Jacobus Kapteyn,
no fim do século XX, chegara a conclusão semelhante ao constatar que a
densidade de estrelas decrescia conforme a distância ao Sol. Estas
constatações eram vistas com ceticismo pela comunidade científica da
época, e de fato estavam erradas por terem a premissa de que nada
bloquearia a luz das estrelas e que, portanto, todas podiam ser vistas,
pois não sabiam da existência das nuvens moleculares.
117
No ano de 1917,
Harlow Shapley conseguiu medir a distância de dezenas de
aglomerados globulares,
utilizado algumas estrelas variáveis presentes em cada um dos
aglomerados, e percebeu que estes pareciam se concentrar em uma certa
região na constelação de Sagitário, concluindo que lá deveria estar o
centro da galáxia. Na mesma época, houve um grande debate entre Sharpley
e
Heber Curtis
sobre o tamanho da galáxia e do Universo. Sharpley havia deduzido o
diâmetro da Via Láctea como sendo mais de trezentos mil anos-luz, sendo
que a
Nebulosa de Andrômeda e as
Nuvens de Magalhães
faziam parte deste grande sistema estelar. Curtis, por outro lado,
argumentava que Andrômeda e outras estruturas espirais estariam muito
mais distantes e separadas da Via Láctea, formando "universos-ilha".
118
A observação em diversos comprimentos de onda permite visualizar
diversas estruturas mesmo através de nuvens moleculares, como estas na
região central da galáxia fotografada em infravermelho pelo
Telescópio espacial Spitzer.
A dúvida foi sanada quando, em 1924,
Edwin Hubble
por meio de técnicas refinadas de observação, conseguiu analisar
estrelas individuais da nebulosa de Andrômeda e assim calcular sua
distância. Então, comprovou-se que se tratava de um sistema composto por
bilhões de estrelas, semelhante à Via Láctea, localizado a mais de
duzentos milhões de anos-luz. Desde então tornou-se comum o uso do termo
"galáxia" para designar tais objetos celestes. Cinco anos depois,
Hubble também viria a concluir que as outras galáxias estão se afastando
de nós, o que é atribuído à
expansão do Universo.
119
Na mesma década,
Jan Oort e
Bertil Lindblad
observaram que o Sol não ocupa uma posição fixa na galáxia, mas orbita
ao redor de seu centro, deduzindo a partir do movimento próprio das
estrelas nas proximidades do Sistema Solar. Embora algumas dessas
estrelas apresentem um movimento irregular, a análise de uma grande
quantidade permitiu concluir que se moviam em uma mesma direção, assim
como o Sol, ao redor do centro da Via Láctea.
120 121
Somente na década de 1930 percebeu-se a presença da
poeira interestelar,
responsável por obstruir nossa visão de várias regiões da galáxia.
Desta forma, justificou-se os erros cometidos anteriormente na
determinação do tamanho da galáxia e de sua estrutura. Durante a
Segunda Guerra Mundial, o astrônomo
Walter Baade
notou que os componentes estelares da galáxia não se diferenciavam
somente pela sua localização, mas também pela diferença de idades e sua
ligação com a composição química. Então, dividiu as estrelas da galáxia
em dois grupos, o primeiro (população I) formado por estrelas mais
jovens e ricas em metais que formam o disco e o segundo (população II)
composto por estrelas antigas e pobres em metais, localizadas
principalmente no núcleo e no halo.
122
William Wilson Morgan,
em um estudo publicado em 1951, mediu a posição de muitas estrelas de
classes espectrais O e B, associadas a nebulosas, e percebeu sua
distribuição peculiar, revelando os braços espirais da Via Láctea.
Técnicas de
radioastronomia
criadas no fim da década permitiram encontrar as distâncias das nuvens
moleculares, que igualmente evidenciaram a estrutura espiral da galáxia.
123
Desde então, a observação da Via Láctea têm sido feita não só em
luz visível, mas em diversos comprimentos de onda do
espectro eletromagnético, desde o
infravermelho até
raios X e
gama, que permitem sondar as estruturas além das faixas de poeira até seus confins.
124 Em 1989, a fim de mapear a posição de mais de cem mil estrelas de toda a galáxia, foi colocado em órbita o
satélite Hipparcos, cujos dados deram origem a um extenso e preciso catálogo estelar.
125 Já no fim de 2013, iniciou-se a
missão Gaia,
com o objetivo de mapear com precisão a posição de cerca de um bilhão
de estrelas da Via Láctea. A partir de técnicas de astrometria, vão ser
determinadas o movimento próprio das estrelas, fornecendo dados sem
precedentes sobre a dinâmica da galáxia. Pretende-se ainda, durante os
cinco anos previstos da missão, mapear outros objetos, como
corpos menores do Sistema Solar,
planetas extrassolares,
protoestrelas e
buracos negros tanto na Via Láctea quanto em outras galáxias distantes.
126
Ver também
Notas
- Em astrofísica, todos os elementos químicos mais pesados que o hélio são denominados coletivamente "metais".
- Ambos os discos
estão sobrepostos, mas o disco fino é mais denso e concentra-se somente
na região do plano galáctico, enquanto que os componentes do disco
grosso estão mais afastados.
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Ligações externas
104 sobe,
51 desce
Nota: Para outros significados, veja 
Ver artigo principal: 
