A "roda de fogo": o sistema da Via Láctea, chamado galaxis, assemelha-se a uma espiral gigante com aproximadamente 200 mil milhões de estrelas. Uma delas é o nosso Sol.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/ESO/R. Hurt
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Há milhares de anos que o ser humano debruça-se com fascínio sobre a faixa "leitosa" que se estende por todo o firmamento. Na Idade Moderna, Galileu Galilei descobriu que esta Via Láctea é composta por inúmeras estrelas. No entanto, só no século XX é que os astrónomos conseguiram decifrar com sucesso a sua verdadeira forma e natureza.
"A minha terceira observação diz respeito à natureza da Via Láctea (...) Não importa para onde aponte com o telescópio, encontramos um grande número de estrelas, algumas das quais são bastante grandes e impressionantes; no entanto, o número de estrelas pequenas é absolutamente incomensurável." Estas palavras foram escritas em 1610 por um homem que, com um telescópio construído por ele próprio, estudou o desconhecido que não pertencia a este mundo. Foi esse trabalho que lhe valeu um lugar na história: Galileu Galilei.
O que ele descreveu é literalmente fora deste mundo, e o documento tem o título Sidereus Nuncius ("O Mensageiro das Estrelas"). Nele, o astrónomo e matemático italiano apresenta as suas observações dos satélites de Júpiter, da Lua da Terra e da Via Láctea. Até então, a sua natureza permanecia um mistério e acima de tudo eram objetos de mitologia. O filósofo natural grego Demócrito já havia afirmado no século V aC que a faixa brilhante e difusa no céu - conhecida pelos bosquímanos africanos !Kung como a "espinha dorsal" da noite - consistia de incontáveis estrelas fracas.
Rebolo no firmamento
No entanto, após a descoberta de Galileu, passar-se-iam quase 150 anos antes que esta estrutura celeste voltasse a ser objeto de estudo científico. Thomas Wright de County Durham pensava que as estrelas estavam dispostas numa região plana semelhante a um rebolo (mó) que se estendia por todo o céu. Para ele, a Via Láctea não era outra coisa senão a projeção desta mó. O filósofo alemão Immanuel Kant aproveitou esta teoria - e esteve muito perto de descobrir a verdade.
Na sua obra "História Geral da Natureza e Teoria do Céu", publicada em 1755, ele explicava a Via Láctea como uma camada estendida e muito diluída de estrelas. O Sol, a Terra e todos os outros planetas faziam parte dessa camada - mas não no seu centro. Dependendo da linha de visão, ao longo do plano da camada ou verticalmente, víamos números diferentes de estrelas.
Mas como foram os astrónomos capazes de descobrir se a visão aparente da Via Láctea no céu refletia a sua real estrutura espacial? As estatísticas estelares concebidas no final do século XVIII por Friedrich Wilhelm Herschel prometiam uma solução: Herschel registou as coordenadas e o brilho de todas as estrelas que podia ver através do seu telescópio.
No entanto, este empreendimento falhou: além da falta de confiabilidade das medições - por exemplo, embora fosse possível determinar o brilho aparente das estrelas, era impossível determinar a sua luminosidade absoluta e, portanto, a sua distância - havia também um problema fundamental: a Via Láctea está repleta de material interestelar, gás e nuvens de poeira que absorvem a luz das estrelas. Isto obscurece a visão da região central e torna impossível a observação da estrutura abrangente. Por esta razão, as estatísticas estelares nunca podem abranger o sistema como um todo, apenas a região em torno do Sol até um raio de aproximadamente 10.000 anos-luz. O avanço só chegou em meados do século XX, quando os astrónomos aprenderam a olhar o céu com olhos diferentes, usando radiotelescópios.
Um olhar através de cortinas de poeira
O hidrogénio é o elemento mais comum do Universo. Como parte da matéria interestelar, o hidrogénio neutro (H1) preenche o espaço entre as estrelas e, portanto, também preenche a Via Láctea. Isto significa que a distribuição das nuvens de hidrogénio gasoso traça a forma de todo o sistema, semelhante à maneira como os ossos moldam o corpo humano.
Mas como podem estes "ossos cósmicos" ser observados? A resposta é fornecida pelo nanouniverso: no estado fundamental do hidrogénio, a direção da rotação do núcleo atómico e a do eletrão que orbita em seu redor são antiparalelas. Se dois átomos de hidrogénio colidirem, a direção da rotação do núcleo e da do eletrão podem ser invertidas para acabarem paralelas uma à outra - e, depois de algum tempo, retornam ao seu estado básico antiparalelo.
Este processo liberta energia, que é irradiada como uma onda eletromagnética. Esta linha situa-se na faixa de rádio do espectro eletromagnético. Apesar da densidade extremamente baixa de matéria interestelar, os átomos estão em colisão constante, fazendo com que as áreas H1 brilhem à luz desta linha de hidrogénio.
Esta radiação penetra as cortinas de poeira quase desobstruída e pode ser captada pelos radiotelescópios. Graças a esta nova janela no Universo, os astrónomos puderam descobrir a estrutura espiral da Via Láctea. No entanto, na década de 1970, os investigadores descobriram que o hidrogénio, sozinho, não era suficiente como indicador da morfologia da Galáxia porque, por exemplo, está menos concentrado nos braços espirais do que se esperava. A busca começou de novo.
Braços em movimento
As nuvens de moléculas interestelares acabaram por ser o indicador mais importante; elas emitem radiação na luz do monóxido de carbono (CO). Agora tornava-se possível refinar cada vez mais o retrato da Via Láctea. Assim, a Galáxia (da palavra grega "gala": leite) é uma "roda dobrada", com 100.000 anos-luz em diâmetro e com uma espessura de apenas 5000 anos-luz. O centro, com o seu buraco negro, está rodeado por um bojo esférico de estrelas com uma estrutura embutida em forma de charuto - uma espécie de barra.
A aproximadamente 15.000 anos-luz do centro, estende-se um anel que é também composto por nuvens de gás e poeira, assim como estrelas. A Galáxia é caracterizada por vários braços. A maioria tem o nome das constelações estelares onde os podemos observar: os Braços de Sagitário e Perseu, os Braços de Norma e Centauro, e o Braço de Cisne, entre outros menores.
O nosso Sistema Solar está localizado no Braço de Orionte, a 26.000 anos-luz do centro e quase no plano principal. O sistema, que contém mais ou menos 200 mil milhões de sóis, está rodeado por um halo esférico que contém milhares de enxames globulares e uma região esférica constituída por plasma de hidrogénio muito fino. Toda a Galáxia gira, os objetos mais próximos do centro girando mais depressa, e aqueles mais distantes do centro girando mais devagar. A curva dessa rotação diferencial mostra irregularidades que não podem ser explicadas apenas pela massa visível.
Aqui, é provável que a matéria escura desempenhe um papel. E os astrónomos enfrentam outro problema: apesar da rotação, os braços espirais não se desdobram, mas mantêm a sua forma durante milhares de milhões de anos. Uma explicação para tal são as ondas de choque que se propagam por todo o sistema e compactam a matéria nos braços espirais como um engarrafamento numa estrada. Os investigadores ainda estão a tentar descobrir o que provoca estas ondas de densidade.
De lado, a nossa Galáxia parece-se com uma "roda dobrada". Tem um diâmetro de mais ou menos 100.000 anos-luz e uma espessura de apenas 5000 anos-luz. Em torno do centro encontra-se um bojo esférico e brilhante.
Crédito: Helmut Rohrer
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Esta imagem da parte central da Via Láctea mostra uma região com 1000 x 500 anos-luz e foi obtida com o telescópio MeerKAT na África do Sul, um sistema composto por 64 antenas.
Crédito: SARAO
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