Via Láctea -Milky Way

via Láctea
O Centro Galáctico visto do céu noturno da Terra (o laser cria uma estrela-guia para o telescópio)
Dados de observação ( época J2000 )
Pronúncia	/ m ɪ l k ɪ j w ɛ j /
constelação	Sagitário
Ascensão certa	17h 45m 40.03599s _ _ _
Declinação	−29° 00′ 28.1699″
Distância	7,935–8,277  kpc (25.881–26.996  anos )
Características
Modelo	Sb; Sbc; SB(rs)bc
Massa	1,15 × 10 12  M ☉
Número de estrelas	100-400 bilhões ((1–4) × 10 11 )
Tamanho	26,8 ± 1,1  kpc (87.400 ± 3.590  ly ) (diâmetro; 25,0 mag/arcsec 2 isófoto de banda B )
Espessura do disco fino	220–450 unidades (718–1.470 anos)
Espessura do disco grosso	2,6 ± 0,5 kpc (8.500 ± 1.600 anos)
momento angular	≈1 × 10 67  J s
Período de rotação galáctica do Sol	212  milhões de anos
Período de rotação do padrão espiral	220–360 milhões de anos
Período de rotação do padrão de barras	160–180 milhões de anos
Velocidade relativa ao quadro de repouso CMB	552,2 ± 5,5 km/s
Velocidade de escape na posição do Sol	550 km/s
Densidade da matéria escura na posição do Sol	0,0088+0,0024 −0,0018 M ☉ pc −3 (0,35+0,08 −0,07GeV cm −3 )

A Via Láctea é a galáxia que inclui o nosso Sistema Solar , cujo nome descreve a aparência da galáxia vista da Terra : uma faixa nebulosa de luz vista no céu noturno formada por estrelas que não podem ser distinguidas individualmente a olho nu . O termo Via Láctea é uma tradução do latim via lactea , do grego γαλακτικός κύκλος ( galaktikos kýklos ), que significa "círculo leitoso". Da Terra, a Via Láctea aparece como uma faixa porque sua estrutura em forma de disco é vista de dentro. Galileo Galilei resolveu pela primeira vez a faixa de luz em estrelas individuais com seu telescópio em 1610. Até o início da década de 1920, a maioria dos astrônomos pensava que a Via Láctea continha todas as estrelas do Universo . Após o Grande Debate de 1920 entre os astrônomos Harlow Shapley e Heber Curtis , as observações de Edwin Hubble mostraram que a Via Láctea é apenas uma das muitas galáxias.

A Via Láctea é uma galáxia espiral barrada com um diâmetro isofotal D ₂₅ estimado de 26,8 ± 1,1 kiloparsecs (87.400 ± 3.590 anos-luz ), mas apenas cerca de 1.000 anos-luz de espessura nos braços espirais (mais no bojo). Simulações recentes sugerem que uma área de matéria escura , também contendo algumas estrelas visíveis, pode se estender até um diâmetro de quase 2 milhões de anos-luz (613 kpc). A Via Láctea tem várias galáxias satélites e faz parte do Grupo Local de galáxias, que fazem parte do Superaglomerado de Virgem , que é um componente do Superaglomerado Laniakea .

Estima-se que contenha de 100 a 400 bilhões de estrelas e pelo menos esse número de planetas . O Sistema Solar está localizado a um raio de cerca de 27.000 anos-luz (8,3 kpc) do Centro Galáctico , na borda interna do Braço de Orion , uma das concentrações em forma de espiral de gás e poeira. As estrelas nos 10.000 anos-luz mais internos formam uma protuberância e uma ou mais barras que irradiam da protuberância. O Centro Galáctico é uma fonte de rádio intensa conhecida como Sagitário A* , um buraco negro supermassivo de 4,100 (± 0,034) milhões de massas solares . Estrelas e gases em uma ampla gama de distâncias do Centro Galáctico orbitam a aproximadamente 220 quilômetros por segundo. A velocidade rotacional constante parece contradizer as leis da dinâmica Kepleriana e sugere que grande parte (cerca de 90%) da massa da Via Láctea é invisível aos telescópios, não emitindo nem absorvendo radiação eletromagnética . Esta massa conjectural foi denominada " matéria escura ". O período de rotação é de cerca de 212 milhões de anos no raio do Sol.

A Via Láctea como um todo está se movendo a uma velocidade de aproximadamente 600 km por segundo em relação aos referenciais extragalácticos. As estrelas mais antigas da Via Láctea são quase tão antigas quanto o próprio Universo e, portanto, provavelmente se formaram logo após a Idade das Trevas do Big Bang .

Etimologia e mitologia

A Origem da Via Láctea por Tintoretto (por volta de 1575–1580)

No poema épico babilônico Enūma Eliš , a Via Láctea é criada a partir da cauda cortada da primitiva dragoa de água salgada Tiamat , colocada no céu por Marduk , o deus nacional da Babilônia , depois de matá-la. Esta história já foi considerada baseada em uma versão suméria mais antiga na qual Tiamat é morto por Enlil de Nippur , mas agora é considerada puramente uma invenção de propagandistas babilônicos com a intenção de mostrar Marduk como superior às divindades sumérias.

Na mitologia grega , Zeus coloca seu filho nascido de uma mulher mortal, o infante Heracles , no seio de Hera enquanto ela está dormindo para que o bebê beba seu leite divino e assim se torne imortal. Hera acorda amamentando e então percebe que está amamentando um bebê desconhecido: ela empurra o bebê para longe, um pouco de seu leite derrama e produz a faixa de luz conhecida como Via Láctea. Em outra história grega, o abandonado Heracles é dado por Atena a Hera para alimentá-lo, mas a força de Heracles faz com que Atena o arranque de seu peito com dor.

Llys Dôn (literalmente "A Corte de Dôn ") é o nome galês tradicional para a constelação de Cassiopeia . Pelo menos três dos filhos de Dôn também têm associações astronômicas: Caer Gwydion ("A fortaleza de Gwydion ") é o nome tradicional galês para a Via Láctea, e Caer Arianrhod ("A Fortaleza de Arianrhod ") sendo a constelação de Corona Borealis .

Na cultura ocidental, o nome "Via Láctea" é derivado de sua aparência como uma faixa brilhante "leitosa" não resolvida que se arqueia no céu noturno. O termo é uma tradução do latim clássico via lactea , por sua vez derivado do grego helenístico γαλαξίας , abreviação de γαλαξίας κύκλος ( galaxías kýklos ), que significa "círculo leitoso". O grego antigo γαλαξίας ( galaxias ) - da raiz γαλακτ -, γάλα ("leite") + -ίας (formando adjetivos) - é também a raiz de "galáxia", o nome de nossas e, posteriormente, de todas essas coleções de estrelas.

A Via Láctea, ou "círculo do leite", foi apenas um dos 11 "círculos" que os gregos identificaram no céu, sendo os outros o zodíaco , o meridiano , o horizonte , o equador , os trópicos de Câncer e Capricórnio , o Círculo Ártico e o Círculo Antártico e dois círculos colure passando por ambos os pólos.

Uma visão da Via Láctea em direção à constelação de Sagitário (incluindo o Centro Galáctico ), visto de um local escuro com pouca poluição luminosa (o Deserto de Black Rock , Nevada), o objeto brilhante no canto inferior direito é Júpiter, logo acima de Antares

Aparência

A Via Láctea é visível como uma faixa nebulosa de luz branca, com cerca de 30° de largura, arqueando o céu noturno . Embora todas as estrelas individuais visíveis a olho nu em todo o céu façam parte da Via Láctea, o termo "Via Láctea" é limitado a esta faixa de luz. A luz se origina do acúmulo de estrelas não resolvidas e outros materiais localizados na direção do plano galáctico . As regiões mais brilhantes ao redor da banda aparecem como manchas visuais suaves conhecidas como nuvens estelares . A mais notável delas é a Grande Nuvem Estelar de Sagitário , uma porção do bojo central da galáxia. Regiões escuras dentro da banda, como a Grande Fenda e o Saco de Carvão , são áreas onde a poeira interestelar bloqueia a luz de estrelas distantes. Povos do hemisfério sul, incluindo os aborígenes incas e australianos , identificaram essas regiões como constelações de nuvens escuras . A área do céu que a Via Láctea obscurece é chamada de Zona de Prevenção .

A Via Láctea tem um brilho de superfície relativamente baixo . Sua visibilidade pode ser bastante reduzida pela luz de fundo, como poluição luminosa ou luar. O céu precisa ser mais escuro do que cerca de 20,2 magnitude por segundo de arco quadrado para que a Via Láctea seja visível. Deve ser visível se a magnitude limite for de aproximadamente +5,1 ou melhor e mostrar muitos detalhes em +6,1. Isso torna a Via Láctea difícil de ver em áreas urbanas ou suburbanas bem iluminadas, mas muito proeminente quando vista de áreas rurais quando a Lua está abaixo do horizonte. Mapas de brilho artificial do céu noturno mostram que mais de um terço da população da Terra não consegue ver a Via Láctea de suas casas devido à poluição luminosa.

Visto da Terra, a região visível do plano galáctico da Via Láctea ocupa uma área do céu que inclui 30 constelações . O Centro Galáctico fica na direção de Sagitário , onde a Via Láctea é mais brilhante. De Sagitário, a faixa nebulosa de luz branca parece passar para o anticentro galáctico em Auriga . A banda então continua o resto do caminho ao redor do céu, de volta a Sagitário, dividindo o céu em dois hemisférios aproximadamente iguais .

O plano galáctico é inclinado cerca de 60° em relação à eclíptica (o plano da órbita da Terra ). Em relação ao equador celeste , passa tão ao norte quanto a constelação de Cassiopeia e tão ao sul quanto a constelação de Crux , indicando a alta inclinação do plano equatorial da Terra e o plano da eclíptica, em relação ao plano galáctico. O pólo galáctico norte está situado em ascensão reta 12 ^h 49 ^m , declinação +27,4° ( B1950 ) perto de β Comae Berenices , e o pólo galáctico sul está perto de α Sculptoris . Devido a essa alta inclinação, dependendo da hora da noite e do ano, o arco da Via Láctea pode parecer relativamente baixo ou relativamente alto no céu. Para observadores de latitudes de aproximadamente 65° norte a 65° sul, a Via Láctea passa diretamente acima duas vezes por dia.

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  A Via Láctea arqueando-se em alta inclinação no céu noturno (este panorama composto foi obtido no Observatório do Paranal, no norte do Chile); as Nuvens de Magalhães podem ser vistas à esquerda; o objeto brilhante próximo ao centro superior é Júpiter na constelação de Sagitário , e o brilho laranja no horizonte à direita é a cidade de Antofagasta com uma trilha de jato acima dela; o norte galáctico é para baixo.

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  A Via Láctea vista em diferentes comprimentos de onda

história astronômica

A forma da Via Láctea deduzida da contagem de estrelas por William Herschel em 1785; o Sistema Solar foi assumido perto do centro

Em Meteorologica , Aristóteles (384–322 aC) afirma que os filósofos gregos Anaxágoras ( c.  500–428 aC) e Demócrito (460–370 aC) propuseram que a Via Láctea é o brilho de estrelas não diretamente visíveis devido à sombra da Terra, enquanto outras estrelas recebem sua luz do Sol (mas têm seu brilho obscurecido pelos raios solares). O próprio Aristóteles acreditava que a Via Láctea fazia parte da atmosfera superior da Terra (junto com as estrelas) e que era um subproduto da queima de estrelas que não se dissipou por causa de sua localização mais externa na atmosfera (compondo seu grande círculo ). Ele também disse que a aparência láctea da Via Láctea se devia à refração da atmosfera terrestre. O filósofo neoplatônico Olympiodorus the Younger ( c.  495-570 dC ) criticou essa visão, argumentando que se a Via Láctea fosse sublunar , ela deveria parecer diferente em diferentes épocas e lugares da Terra, e que deveria ter paralaxe , o que não acontece. . Em sua opinião, a Via Láctea é celestial. Esta idéia seria influente mais tarde no mundo muçulmano .

O astrônomo persa Al-Biruni (973–1048) propôs que a Via Láctea é "uma coleção de incontáveis ​​fragmentos da natureza das estrelas nebulosas ". O astrônomo andaluz Avempace ( d 1138) propôs que a Via Láctea fosse composta de muitas estrelas, mas parece ser uma imagem contínua na atmosfera da Terra, citando sua observação de uma conjunção de Júpiter e Marte em 1106 ou 1107 como evidência. O astrônomo persa Nasir al-Din al-Tusi (1201–1274) em seu Tadhkira escreveu: "A Via Láctea, ou seja, a Galáxia, é composta de um número muito grande de estrelas pequenas e densamente agrupadas, que, devido à sua concentração e pequenez, parecem ser manchas nubladas. Por causa disso, foi comparado à cor do leite." Ibn Qayyim al-Jawziyya (1292–1350) propôs que a Via Láctea é "uma miríade de pequenas estrelas reunidas na esfera das estrelas fixas".

A prova da Via Láctea consistindo de muitas estrelas veio em 1610, quando Galileu Galilei usou um telescópio para estudar a Via Láctea e descobriu que ela é composta de um grande número de estrelas fracas. Galileu também concluiu que o aparecimento da Via Láctea se devia à refração da atmosfera terrestre. Em um tratado em 1755, Immanuel Kant , baseando-se em trabalhos anteriores de Thomas Wright , especulou (corretamente) que a Via Láctea poderia ser um corpo rotativo de um grande número de estrelas, mantidas juntas por forças gravitacionais semelhantes ao Sistema Solar, mas em muito escalas maiores. O disco de estrelas resultante seria visto como uma faixa no céu de nossa perspectiva dentro do disco. Wright e Kant também conjeturaram que algumas das nebulosas visíveis no céu noturno podem ser "galáxias" separadas, semelhantes à nossa. Kant referiu-se à Via Láctea e às "nebulosas extragalácticas" como "universos insulares", um termo ainda atual até a década de 1930.

A primeira tentativa de descrever a forma da Via Láctea e a posição do Sol dentro dela foi realizada por William Herschel em 1785, contando cuidadosamente o número de estrelas em diferentes regiões do céu visível. Ele produziu um diagrama da forma da Via Láctea com o Sistema Solar próximo ao centro.

Em 1845, Lord Rosse construiu um novo telescópio e foi capaz de distinguir entre nebulosas elípticas e em forma de espiral. Ele também conseguiu distinguir fontes pontuais individuais em algumas dessas nebulosas, dando credibilidade à conjectura anterior de Kant.

Fotografia da "Grande Nebulosa de Andrômeda" de 1899, posteriormente identificada como a Galáxia de Andrômeda

Em 1904, estudando os movimentos próprios das estrelas, Jacobus Kapteyn relatou que estes não eram aleatórios, como se acreditava na época; as estrelas podiam ser divididas em duas correntes, movendo-se em direções quase opostas. Mais tarde, percebeu-se que os dados de Kapteyn foram a primeira evidência da rotação de nossa galáxia, o que levou à descoberta da rotação galáctica por Bertil Lindblad e Jan Oort .

Em 1917, Heber Curtis observou a nova S Andromedae dentro da Grande Nebulosa de Andrômeda ( objeto Messier 31). Pesquisando o registro fotográfico, ele encontrou mais 11 novas . Curtis notou que essas novas eram, em média, 10 magnitudes mais fracas do que as que ocorriam na Via Láctea. Como resultado, ele conseguiu chegar a uma estimativa de distância de 150.000 parsecs. Tornou-se um proponente da hipótese dos "universos insulares", que sustentava que as nebulosas espirais eram galáxias independentes. Em 1920 , ocorreu o Grande Debate entre Harlow Shapley e Heber Curtis, sobre a natureza da Via Láctea, nebulosas espirais e as dimensões do Universo. Para apoiar sua afirmação de que a Grande Nebulosa de Andrômeda é uma galáxia externa, Curtis observou o aparecimento de faixas escuras semelhantes às nuvens de poeira na Via Láctea, bem como o significativo deslocamento Doppler .

A controvérsia foi resolvida de forma conclusiva por Edwin Hubble no início da década de 1920, usando o telescópio Hooker do observatório Mount Wilson de 2,5 m (100 pol.) . Com o poder de captação de luz desse novo telescópio, ele foi capaz de produzir fotografias astronômicas que resolveram as partes externas de algumas nebulosas espirais como coleções de estrelas individuais. Ele também foi capaz de identificar algumas variáveis ​​Cefeidas que poderia usar como referência para estimar a distância até as nebulosas. Ele descobriu que a Nebulosa de Andrômeda está a 275.000 parsecs do Sol, muito distante para fazer parte da Via Láctea.

Astrografia

Mapa da Via Láctea com as constelações que cruzam o plano galáctico em cada direção e os componentes proeminentes conhecidos anotados, incluindo braços principais , esporas, barra, núcleo/protuberância , nebulosas notáveis ​​e aglomerados globulares .

Uma visão de todo o céu de estrelas na Via Láctea e galáxias vizinhas, com base no primeiro ano de observações do satélite Gaia, de julho de 2014 a setembro de 2015. O mapa mostra a densidade de estrelas em cada porção do céu. Regiões mais brilhantes indicam concentrações mais densas de estrelas. As regiões mais escuras do Plano Galáctico correspondem a nuvens densas de gás e poeira interestelar que absorvem a luz das estrelas.

A espaçonave da ESA Gaia fornece estimativas de distância determinando a paralaxe de um bilhão de estrelas e está mapeando a Via Láctea com quatro lançamentos planejados de mapas em 2016, 2018, 2021 e 2024. Os dados da Gala foram descritos como "transformacionais". Estima-se que Gaia tenha expandido o número de observações de estrelas de cerca de 2 milhões de estrelas na década de 1990 para 2 bilhões. Ele expandiu o volume mensurável do espaço por um fator de 100 em raio e um fator de 1.000 em precisão. Um estudo em 2020 concluiu que Gaia detectou um movimento oscilante da galáxia, que pode ser causado por " torques de um desalinhamento do eixo de rotação do disco em relação ao eixo principal de um halo não esférico ou de matéria acumulada no halo adquirida durante o outono tardio, ou de galáxias satélites em interação próximas e suas consequentes marés".

Localização e vizinhança de Sun

Diagrama da Via Láctea com a posição do Sistema Solar marcada por uma seta amarela e um ponto vermelho no Braço de Orion . O ponto cobre aproximadamente os arredores maiores do Sistema Solar, o espaço entre a onda de Radcliffe e as estruturas lineares de Split (anteriormente o Cinturão de Gould ).

Close artístico do Braço de Orion com as principais características das estruturas lineares Radcliffe Wave e Split , e com o Sistema Solar cercado pelas características celestes de grande escala mais próximas na superfície da Bolha Local a uma distância de 400–500 anos-luz .

O Sol está perto da borda interna do Braço de Orion , dentro do Local Fluff da Bolha Local , entre a onda de Radcliffe e as estruturas lineares divididas (anteriormente Gould Belt ). Com base em estudos de órbitas estelares em torno de Sgr A* por Gillessen et al. (2016), o Sol está a uma distância estimada de 27,14 ± 0,46 kly (8,32 ± 0,14 kpc) do Centro Galáctico. Boehle et ai. (2016) encontraram um valor menor de 25,64 ± 0,46 kly (7,86 ± 0,14 kpc), também usando uma análise de órbita estelar. O Sol está atualmente 5 a 30 parsecs (16 a 98 anos) acima ou ao norte do plano central do disco galáctico. A distância entre o braço local e o próximo braço, o Perseus Arm , é de cerca de 2.000 parsecs (6.500 ly). O Sol e, portanto, o Sistema Solar, está localizado na zona habitável da Via Láctea .

Existem cerca de 208 estrelas mais brilhantes que a magnitude absoluta  8,5 dentro de uma esfera com um raio de 15 parsecs (49 ly) do Sol, dando uma densidade de uma estrela por 69 parsecs cúbicos, ou uma estrela por 2.360 anos-luz cúbicos (da Lista das estrelas brilhantes mais próximas ). Por outro lado, existem 64 estrelas conhecidas (de qualquer magnitude, sem contar 4  anãs marrons ) dentro de 5 parsecs (16 ly) do Sol, dando uma densidade de cerca de uma estrela por 8,2 parsecs cúbicos, ou um por 284 luz cúbica. -anos (da lista de estrelas mais próximas ). Isso ilustra o fato de que existem muito mais estrelas fracas do que estrelas brilhantes: em todo o céu, existem cerca de 500 estrelas mais brilhantes que a magnitude aparente  4, mas 15,5 milhões de estrelas mais brilhantes que a magnitude aparente 14.

O ápice do caminho do Sol, ou o ápice solar , é a direção que o Sol viaja pelo espaço na Via Láctea. A direção geral do movimento galáctico do Sol é em direção à estrela Vega perto da constelação de Hércules , em um ângulo de aproximadamente 60 graus celestes em relação ao Centro Galáctico. Espera-se que a órbita do Sol em torno da Via Láctea seja aproximadamente elíptica com a adição de perturbações devido aos braços espirais galácticos e distribuições de massa não uniformes. Além disso, o Sol passa pelo plano Galáctico aproximadamente 2,7 vezes por órbita. Isso é muito semelhante a como um oscilador harmônico simples funciona sem termo de força de arrasto (amortecimento). Até recentemente, pensava-se que essas oscilações coincidiam com períodos de extinção em massa de formas de vida na Terra. Uma reanálise dos efeitos do trânsito do Sol através da estrutura espiral baseada em dados de CO não conseguiu encontrar uma correlação.

O Sistema Solar leva cerca de 240 milhões de anos para completar uma órbita da Via Láctea (um ano galáctico ), então acredita-se que o Sol tenha completado 18 a 20 órbitas durante sua vida e 1/1250 de uma revolução desde a origem dos humanos . A velocidade orbital do Sistema Solar em torno do centro da Via Láctea é de aproximadamente 220 km/s (490.000 mph) ou 0,073% da velocidade da luz . O Sol se move através da heliosfera a 84.000 km/h (52.000 mph). Nessa velocidade, o Sistema Solar leva cerca de 1.400 anos para percorrer uma distância de 1 ano-luz, ou 8 dias para percorrer 1 UA ( unidade astronômica ). O Sistema Solar segue na direção da constelação zodiacal do Escorpião , que segue a eclíptica.

quadrantes galácticos

Diagrama da localização do Sol na Via Láctea, os ângulos representam longitudes no sistema de coordenadas galácticas .

Um quadrante galáctico, ou quadrante da Via Láctea, refere-se a um dos quatro setores circulares na divisão da Via Láctea. Na prática astronômica, o delineamento dos quadrantes galácticos é baseado no sistema de coordenadas galácticas , que coloca o Sol como origem do sistema de mapeamento .

Os quadrantes são descritos usando ordinais  - por exemplo, "1º quadrante galáctico", "segundo quadrante galáctico" ou "terceiro quadrante da Via Láctea". Observando do polo norte galáctico com 0° (zero grau) como o raio que parte do Sol e passa pelo Centro Galáctico, os quadrantes são:

quadrante galáctico	Longitude galáctica (ℓ)	Referência
1º	0° ≤ ℓ ≤ 90°
2º	90° ≤ ℓ ≤ 180°
3º	180° ≤ ℓ ≤ 270°
4º	270° ≤ ℓ ≤ 360° (360° ≅ 0°)

com a longitude galáctica (ℓ) aumentando no sentido anti-horário ( rotação positiva ) conforme visto do norte do Centro Galáctico (um ponto de vista várias centenas de milhares de anos-luz distante da Terra na direção da constelação Coma Berenices ); se visto do sul do Centro Galáctico (um ponto de vista igualmente distante na constelação do Escultor ), ℓ aumentaria no sentido horário ( rotação negativa ).

Tamanho e massa

Acredita-se que a estrutura da Via Láctea seja semelhante a esta galáxia ( UGC 12158 fotografada pelo Hubble )

Tamanho

Uma comparação de tamanho das seis maiores galáxias do Grupo Local , juntamente com a Via Láctea

A Via Láctea é uma das duas maiores galáxias do Grupo Local (sendo a outra a Galáxia de Andrômeda ), embora o tamanho de seu disco galáctico e o quanto ele define o diâmetro isofotal não sejam bem compreendidos. Estima-se que o volume significativo de estrelas na galáxia esteja dentro do diâmetro de 26 kiloparsecs (80.000 anos-luz), e que o número de estrelas além do disco mais externo reduz drasticamente a um número muito baixo, com relação a uma extrapolação do disco exponencial com o comprimento de escala do disco interno.

Existem vários métodos sendo usados ​​em astronomia para definir o tamanho de uma galáxia, e cada um deles pode produzir resultados diferentes em relação ao outro. O método mais comumente empregado é o padrão D ₂₅ – o isófoto onde o brilho fotométrico de uma galáxia na banda B (445 nm de comprimento de onda da luz, na parte azul do espectro visível ) atinge 25 mag/arcsec ² . Uma estimativa de 1997 por Goodwin e outros comparou a distribuição de estrelas variáveis ​​Cefeidas em 17 outras galáxias espirais com as da Via Láctea, e modelando a relação com seus brilhos de superfície. Isso deu um diâmetro isofotál para a Via Láctea em 26,8 ± 1,1 quiloparsecs (87.400 ± 3.590 anos-luz), assumindo que o disco galáctico é bem representado por um disco exponencial e adotando um brilho da superfície central da galáxia (µ ₀ ) de22,1 ± 0,3 B -mag/arcsec ⁻² e um comprimento de escala de disco ( h ) de 5,0 ± 0,5 kpc (16.000 ± 1.600 ly). Isso é significativamente menor do que o diâmetro isofótico da Galáxia de Andrômeda e ligeiramente abaixo dos tamanhos médios das isofotas das galáxias sendo de 28,3 kpc (92.000 ly). O artigo conclui que a Via Láctea e a Galáxia de Andrômeda não eram galáxias espirais excessivamente grandes e também uma das maiores conhecidas (se a primeira não é a maior), como se acreditava anteriormente, mas sim galáxias espirais comuns médias. Para comparar a escala física relativa da Via Láctea, se o Sistema Solar até Netuno fosse do tamanho de um quarto dos EUA (24,3 mm (0,955 pol.)), a Via Láctea seria aproximadamente pelo menos a maior linha norte-sul da Estados Unidos contíguos . Um estudo ainda mais antigo de 1978 deu um diâmetro menor para a Via Láctea, cerca de 23 kpc (75.000 ly).

Um artigo de 2015 descobriu que existe um filamento de estrelas em forma de anel chamado Anel Triangulum-Andrômeda (Anel TriAnd) ondulando acima e abaixo do plano galáctico relativamente plano , que ao lado do Anel Monoceros foram ambos sugeridos como sendo principalmente o resultado de oscilações e envolvimento do disco ao redor da Via Láctea, com um diâmetro de pelo menos 50 kpc (160.000 ly), que pode ser parte do próprio disco externo da Via Láctea, tornando o disco estelar maior ao aumentar para esse tamanho. No entanto, um artigo mais recente de 2018 posteriormente descartou essa hipótese e apoiou a conclusão de que o Anel Monoceros, A13 e o Anel TriAnd eram superdensidades estelares expulsas do disco estelar principal, com a dispersão de velocidade das estrelas RR Lyrae encontradas para ser maior e consistente com a adesão ao halo. Outro estudo de 2018 revelou a presença muito provável de estrelas do disco em 26–31,5 kpc (84.800–103.000 anos-ano) do Centro Galáctico ou talvez ainda mais longe, significativamente além de aproximadamente 13-20 kpc (40.000–70.000 anos-ano), no qual já foi Acredita-se que seja a queda abrupta da densidade estelar do disco, o que significa que poucas ou nenhuma estrela deveria estar acima desse limite, exceto estrelas que pertencem à antiga população do halo galáctico.

Um estudo de 2020 previu que a borda do halo de matéria escura da Via Láctea estaria em torno de 292 ± 61  kpc (952.000 ± 199.000  ly ), o que se traduz em um diâmetro de 584 ± 122  kpc (1,905 ± 0,3979  Mly ). O disco estelar da Via Láctea também é estimado em aproximadamente até 1,35 kpc (4.000 ly) de espessura.

Um perfil esquemático da Via Láctea.
Abreviaturas: GNP/GSP: Pólos Norte e Sul Galácticos

Massa

A Via Láctea tem aproximadamente 890 bilhões a 1,54 trilhão de vezes a massa do Sol no total (8,9 × 10¹¹ a 1,54 × 10¹² massas solares), embora estrelas e planetas representem apenas uma pequena parte disso. As estimativas da massa da Via Láctea variam, dependendo do método e dos dados usados. O limite inferior do intervalo estimado é 5,8 × 10¹¹  massas solares ( M _☉ ), um pouco menos que a da Galáxia de Andrômeda . Medições usando o Very Long Baseline Array em 2009 encontraram velocidades de até 254 km/s (570.000 mph) para estrelas na borda externa da Via Láctea. Como a velocidade orbital depende da massa total dentro do raio orbital, isso sugere que a Via Láctea é mais massiva, aproximadamente igual à massa da Galáxia de Andrômeda em 7 × 10¹¹  M _☉ dentro de 160.000 ly (49 kpc) de seu centro. Em 2010, uma medição da velocidade radial das estrelas do halo descobriu que a massa encerrada em 80 quilo parsecs é 7 × 10 11M _☉ . ^_ De acordo com um estudo publicado em 2014, a massa de toda a Via Láctea é estimada em 8,5 × 10¹¹  M _☉ , mas isso é apenas metade da massa da Galáxia de Andrômeda. Uma estimativa de massa recente de 2019 para a Via Láctea é de 1,29 × 10 12M _☉ . ^_

Grande parte da massa da Via Láctea parece ser matéria escura , uma forma desconhecida e invisível de matéria que interage gravitacionalmente com a matéria comum. Um halo de matéria escura é conjecturado para se espalhar relativamente uniformemente a uma distância além de cem kiloparsecs (kpc) do Centro Galáctico. Modelos matemáticos da Via Láctea sugerem que a massa da matéria escura é 1–1,5 × 10 12M _☉ . ^_ Estudos de 2013 e 2014 indicam uma faixa de massa de até 4,5 × 10¹²  M _☉ e tão pequeno quanto 8 × 10 11M _☉ . ^_ Em comparação, a massa total de todas as estrelas da Via Láctea é estimada entre 4,6 × 10¹⁰  M _☉ e 6,43 × 10 10M _☉ . ^_ Além das estrelas, existe também o gás interestelar, composto por 90% de hidrogênio e 10% de hélio em massa, com dois terços do hidrogênio encontrado na forma atômica e o terço restante como hidrogênio molecular . A massa do gás interestelar da Via Láctea é igual a entre 10% e 15% da massa total de suas estrelas. A poeira interestelar representa 1% adicional da massa total do gás.

Em março de 2019, os astrônomos relataram que a massa virial da Via Láctea é de 1,54 trilhão de massas solares em um raio de cerca de 39,5 kpc (130.000 ly), mais do que o dobro do que foi determinado em estudos anteriores e sugerindo que cerca de 90% da a massa da galáxia é matéria escura .

Conteúdo

Vista panorâmica de 360 ​​graus da Via Láctea (um mosaico de fotografias reunido) pelo ESO , o centro galáctico está no meio da vista, com o norte galáctico para cima

Renderização de 360 ​​graus da Via Láctea usando dados do Gaia EDR3 mostrando gás interestelar, poeira retroiluminada por estrelas (manchas principais marcadas em preto; etiquetas brancas são as principais manchas brilhantes de estrelas ). O hemisfério esquerdo está voltado para o centro galáctico, o hemisfério direito está voltado para o anticentro galáctico.

A Via Láctea contém entre 100 e 400 bilhões de estrelas e pelo menos a mesma quantidade de planetas. Um número exato dependeria da contagem do número de estrelas de massa muito baixa, que são difíceis de detectar, especialmente a distâncias de mais de 300 ly (90 pc) do Sol. Como comparação, a vizinha Galáxia de Andrômeda contém cerca de um trilhão (10 ¹² ) de estrelas. A Via Láctea pode conter dez bilhões de anãs brancas , um bilhão de estrelas de nêutrons e cem milhões de buracos negros estelares . Preenchendo o espaço entre as estrelas está um disco de gás e poeira chamado meio interestelar . Este disco tem pelo menos uma extensão comparável em raio às estrelas, enquanto a espessura da camada de gás varia de centenas de anos-luz para o gás mais frio a milhares de anos-luz para o gás mais quente.

O disco de estrelas na Via Láctea não tem uma borda afiada além da qual não há estrelas. Em vez disso, a concentração de estrelas diminui com a distância do centro da Via Láctea. Por razões que não são compreendidas, além de um raio de aproximadamente 40.000 anos-luz (13 kpc) do centro, o número de estrelas por parsec cúbico cai muito mais rápido com o raio. Ao redor do disco galáctico está um halo galáctico esférico de estrelas e aglomerados globulares que se estende mais para fora, mas é limitado em tamanho pelas órbitas de dois satélites da Via Láctea, as Grandes e Pequenas Nuvens de Magalhães , cuja aproximação mais próxima do Centro Galáctico é de cerca de 180.000 ly (55 kpc). A esta distância ou além, as órbitas da maioria dos objetos de halo seriam interrompidas pelas Nuvens de Magalhães. Portanto, tais objetos provavelmente seriam ejetados da vizinhança da Via Láctea. A magnitude visual absoluta integrada da Via Láctea é estimada em cerca de -20,9.

Ambas as observações de microlentes gravitacionais e de trânsito planetário indicam que pode haver pelo menos tantos planetas ligados a estrelas quanto há estrelas na Via Láctea, e as medições de microlentes indicam que há mais planetas desonestos não ligados a estrelas hospedeiras do que estrelas. A Via Láctea contém pelo menos um planeta por estrela, resultando em 100-400 bilhões de planetas, de acordo com um estudo de janeiro de 2013 do sistema estelar de cinco planetas Kepler-32 pelo observatório espacial Kepler . Uma análise diferente de janeiro de 2013 dos dados do Kepler estimou que pelo menos 17 bilhões de exoplanetas do tamanho da Terra residem na Via Láctea. Em 4 de novembro de 2013, os astrônomos relataram, com base nos dados da missão espacial Kepler , que poderia haver até 40 bilhões de planetas do tamanho da Terra orbitando nas zonas habitáveis ​​de estrelas semelhantes ao Sol e anãs vermelhas dentro da Via Láctea. 11 bilhões desses planetas estimados podem estar orbitando estrelas semelhantes ao Sol. O exoplaneta mais próximo pode estar a 4,2 anos-luz de distância, orbitando a anã vermelha Proxima Centauri , de acordo com um estudo de 2016. Esses planetas do tamanho da Terra podem ser mais numerosos que os gigantes gasosos, embora mais difíceis de detectar a grandes distâncias devido ao seu pequeno tamanho. Além dos exoplanetas, " exocometas ", cometas além do Sistema Solar, também foram detectados e podem ser comuns na Via Láctea. Mais recentemente, em novembro de 2020, estima-se que existam mais de 300 milhões de exoplanetas habitáveis ​​na Via Láctea.

Estrutura

Visão geral dos diferentes elementos da estrutura geral da Via Láctea.

Buraco negro supermassivo Sagittarius A* fotografado pelo Event Horizon Telescope em ondas de rádio. A mancha escura central é a sombra do buraco negro, que é maior que o horizonte de eventos .

Explosões brilhantes de raios-X de Sagitário A* (detalhe) no centro da Via Láctea, detectadas pelo Observatório de Raios-X Chandra .

A Via Láctea consiste em uma região central em forma de barra cercada por um disco deformado de gás, poeira e estrelas. A distribuição de massa dentro da Via Láctea se assemelha muito ao tipo Sbc na classificação de Hubble , que representa galáxias espirais com braços relativamente frouxos. Os astrônomos começaram a conjeturar que a Via Láctea é uma galáxia espiral barrada , em vez de uma galáxia espiral comum , na década de 1960. Essas conjecturas foram confirmadas pelas observações do Telescópio Espacial Spitzer em 2005, que mostraram que a barra central da Via Láctea é maior do que se pensava anteriormente.

Centro Galáctico

O Sol está a 25.000–28.000 ly (7,7–8,6 kpc) do Centro Galáctico. Esse valor é estimado usando métodos geométricos ou medindo objetos astronômicos selecionados que servem como velas padrão , com diferentes técnicas produzindo vários valores dentro dessa faixa aproximada. Nos poucos kiloparsecs internos (cerca de 10.000 anos-luz de raio) há uma densa concentração de estrelas principalmente velhas em uma forma aproximadamente esferoidal chamada de protuberância . Foi proposto que a Via Láctea carece de uma protuberância devido a uma colisão e fusão entre galáxias anteriores e que, em vez disso, possui apenas uma pseudoprotuberância formada por sua barra central. No entanto, a confusão na literatura entre a estrutura em forma de (casca de amendoim) criada por instabilidades na barra, versus uma possível protuberância com um raio de meia-luz esperado de 0,5 kpc, é abundante.

O Centro Galáctico é marcado por uma intensa fonte de rádio chamada Sagittarius A* (pronuncia -se Sagittarius A-star ). O movimento do material em torno do centro indica que Sagitário A* abriga um objeto maciço e compacto. Essa concentração de massa é melhor explicada como um buraco negro supermassivo (SMBH) com uma massa estimada de 4,1 a 4,5 milhões de vezes a massa do Sol . A taxa de acreção do SMBH é consistente com um núcleo galáctico inativo , sendo estimado em1 × 10 ⁻⁵  M _☉ por ano. As observações indicam que existem SMBHs localizadas perto do centro da maioria das galáxias normais.

A natureza da barra da Via Láctea é ativamente debatida, com estimativas para sua metade do comprimento e orientação variando de 1 a 5 kpc (3.000 a 16.000 ly) e 10 a 50 graus em relação à linha de visão da Terra ao Centro Galáctico. Alguns autores defendem que a Via Láctea apresenta duas barras distintas, uma aninhada na outra. No entanto, as estrelas do tipo RR Lyrae não traçam uma barra galáctica proeminente. A barra pode estar cercada por um anel chamado "anel de 5 kpc" que contém uma grande fração do hidrogênio molecular presente na Via Láctea, bem como a maior parte da atividade de formação estelar da Via Láctea . Visto da Galáxia de Andrômeda , seria a característica mais brilhante da Via Láctea. A emissão de raios-X do núcleo está alinhada com as estrelas massivas que cercam a barra central e a cordilheira Galáctica .

Raios gama e raios-x

Desde 1970, várias missões de detecção de raios gama descobriram raios gama de 511 keV vindos da direção geral do Centro Galáctico. Esses raios gama são produzidos por pósitrons (antielétrons) aniquilando-se com elétrons . Em 2008, descobriu-se que a distribuição das fontes dos raios gama se assemelha à distribuição de binários de raios-X de baixa massa , parecendo indicar que esses binários de raios-X estão enviando pósitrons (e elétrons) para o espaço interestelar, onde eles desaceleram. e aniquilar. As observações foram feitas pelos satélites da NASA e da ESA . Em 1970, detectores de raios gama descobriram que a região emissora tinha cerca de 10.000 anos-luz de diâmetro com uma luminosidade de cerca de 10.000 sóis.

Ilustração das duas gigantescas bolhas de raios-X / gama (azul-violeta) da Via Láctea (centro)

Em 2010, duas gigantescas bolhas esféricas de emissão gama de alta energia foram detectadas ao norte e ao sul do núcleo da Via Láctea, usando dados do Fermi Gamma-ray Space Telescope . O diâmetro de cada uma das bolhas é de cerca de 25.000 anos-luz (7,7 kpc) (ou cerca de 1/4 do diâmetro estimado da galáxia); eles se estendem até Grus e Virgo no céu noturno do hemisfério sul. Posteriormente, observações com o Telescópio Parkes em frequências de rádio identificaram emissão polarizada que está associada às bolhas de Fermi. Essas observações são melhor interpretadas como um fluxo magnetizado impulsionado pela formação estelar no centro de 640 ly (200 pc) da Via Láctea.

Mais tarde, em 5 de janeiro de 2015, a NASA relatou ter observado uma explosão de raios-X 400 vezes mais brilhante que o normal, um recorde, de Sagitário A*. O evento incomum pode ter sido causado pela quebra de um asteróide caindo no buraco negro ou pelo emaranhamento das linhas do campo magnético dentro do gás que flui para Sagitário A*.

Braços espirais

Fora da influência gravitacional da barra Galáctica, a estrutura do meio interestelar e das estrelas no disco da Via Láctea é organizada em quatro braços espirais. Os braços espirais normalmente contêm uma densidade maior de gás e poeira interestelar do que a média galáctica, bem como uma maior concentração de formação estelar, conforme traçado pelas regiões H II e nuvens moleculares .

A estrutura espiral da Via Láctea é incerta e atualmente não há consenso sobre a natureza dos braços da Via Láctea. Padrões espirais logarítmicos perfeitos descrevem apenas características próximas ao Sol, porque as galáxias geralmente têm braços que se ramificam, se fundem, torcem inesperadamente e apresentam um grau de irregularidade. O possível cenário do Sol dentro de um esporão / braço local enfatiza esse ponto e indica que tais características provavelmente não são únicas e existem em outros lugares da Via Láctea. As estimativas do ângulo de inclinação dos braços variam de cerca de 7° a 25°. Acredita-se que existam quatro braços espirais que começam todos perto do centro da Via Láctea. Estes são nomeados da seguinte forma, com as posições dos braços mostradas na imagem abaixo:

Estrutura observada (linhas normais) e extrapolada (linhas pontilhadas) dos braços espirais da Via Láctea, vista do norte da galáxia – a galáxia gira no sentido horário nesta visão. As linhas cinzas que irradiam da posição do Sol (centro superior) listam as abreviações de três letras das constelações correspondentes

O Spitzer revela o que não pode ser visto na luz visível: estrelas mais frias (azuis), poeira aquecida (tonalidade avermelhada) e Sgr A* como uma mancha branca brilhante no meio.

Concepção artística da estrutura espiral da Via Láctea com dois grandes braços estelares e uma barra.

Dois braços espirais, o braço Scutum-Centaurus e o braço Carina-Sagittarius, têm pontos tangentes dentro da órbita do Sol em torno do centro da Via Láctea. Se esses braços contiverem uma superdensidade de estrelas em comparação com a densidade média de estrelas no disco galáctico, isso seria detectável contando as estrelas próximas ao ponto tangente. Duas pesquisas de luz infravermelha próxima, que é sensível principalmente a gigantes vermelhas e não afetada pela extinção de poeira, detectaram a superabundância prevista no braço Scutum-Centaurus, mas não no braço Carina-Sagittarius: o braço Scutum-Centaurus contém aproximadamente 30% mais gigantes vermelhas do que seria de esperar na ausência de um braço espiral. Esta observação sugere que a Via Láctea possui apenas dois grandes braços estelares: o braço Perseus e o braço Scutum-Centaurus. O resto dos braços contém excesso de gás, mas não excesso de estrelas velhas. Em dezembro de 2013, os astrônomos descobriram que a distribuição de estrelas jovens e regiões de formação estelar corresponde à descrição da espiral de quatro braços da Via Láctea. Assim, a Via Láctea parece ter dois braços espirais traçados por estrelas antigas e quatro braços espirais traçados por gás e estrelas jovens. A explicação para esta aparente discrepância não é clara.

Aglomerados detectados pelo WISE usados ​​para traçar os braços espirais da Via Láctea.

O braço próximo de 3 kpc (também chamado de braço expansivo de 3 kpc ou simplesmente braço de 3 kpc ) foi descoberto na década de 1950 pelo astrônomo van Woerden e colaboradores por meio de medições de rádio de 21 centímetros de H ^I ( hidrogênio atômico ). Verificou-se que estava se expandindo para longe da protuberância central a mais de 50  km/s . Ele está localizado no quarto quadrante galáctico a uma distância de cerca de 5,2  kpc do Sol e 3,3 kpc do Centro Galáctico . O Far 3 kpc Arm foi descoberto em 2008 pelo astrônomo Tom Dame ( Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian ). Ele está localizado no primeiro quadrante galáctico a uma distância de 3  kpc (cerca de 10.000  ly ) do Centro Galáctico.

Uma simulação publicada em 2011 sugeriu que a Via Láctea pode ter obtido sua estrutura de braço espiral como resultado de repetidas colisões com a Galáxia Elíptica Anã de Sagitário .

Sugeriu-se que a Via Láctea contém dois padrões espirais diferentes: um interno, formado pelo braço de Sagitário, que gira rapidamente e outro externo, formado pelos braços de Carina e Perseu, cuja velocidade de rotação é mais lenta e cujos braços são bem apertados. ferimento. Neste cenário, sugerido por simulações numéricas da dinâmica dos diferentes braços espirais, o padrão externo formaria um pseudoanel externo , e os dois padrões seriam conectados pelo braço Cygnus.

A longa nuvem molecular filamentosa apelidada de "Nessie" provavelmente forma uma densa "espinha" do braço Scutum-Centarus

Fora dos braços espirais principais está o Anel Monoceros (ou Anel Externo), um anel de gás e estrelas arrancado de outras galáxias bilhões de anos atrás. No entanto, vários membros da comunidade científica recentemente reafirmaram sua posição afirmando que a estrutura de Monoceros nada mais é do que uma superdensidade produzida pelo disco espesso e torcido da Via Láctea. A estrutura do disco da Via Láctea é distorcida ao longo de uma curva "S" .

aréola

O disco galáctico é cercado por um halo esferoidal de estrelas antigas e aglomerados globulares, dos quais 90% se encontram a 100.000 anos-luz (30 kpc) do Centro Galáctico. No entanto, alguns aglomerados globulares foram encontrados mais distantes, como PAL 4 e AM 1 a mais de 200.000 anos-luz do Centro Galáctico. Cerca de 40% dos aglomerados da Via Láctea estão em órbitas retrógradas , o que significa que eles se movem na direção oposta à rotação da Via Láctea. Os aglomerados globulares podem seguir órbitas de roseta sobre a Via Láctea, em contraste com a órbita elíptica de um planeta em torno de uma estrela.

Embora o disco contenha poeira que obscurece a visão em alguns comprimentos de onda, o componente halo não. A formação ativa de estrelas ocorre no disco (especialmente nos braços espirais, que representam áreas de alta densidade), mas não ocorre no halo, pois há pouco gás frio para colapsar nas estrelas. Clusters abertos também estão localizados principalmente no disco.

Descobertas no início do século 21 acrescentaram dimensão ao conhecimento da estrutura da Via Láctea. Com a descoberta de que o disco da Galáxia de Andrômeda (M31) se estende muito mais longe do que se pensava anteriormente, a possibilidade do disco da Via Láctea se estender mais longe é aparente, e isso é apoiado por evidências da descoberta da extensão do Braço Externo da Cygnus Arm e de uma extensão semelhante do Scutum-Centaurus Arm . Com a descoberta da Galáxia Elíptica Anã de Sagitário , veio a descoberta de uma fita de detritos galácticos à medida que a órbita polar da anã e sua interação com a Via Láctea a separam. Da mesma forma, com a descoberta da galáxia anã Canis Major , descobriu-se que um anel de detritos galácticos de sua interação com a Via Láctea circunda o disco galáctico.

O Sloan Digital Sky Survey do céu do norte mostra uma estrutura enorme e difusa (espalhada em uma área cerca de 5.000 vezes o tamanho de uma lua cheia) dentro da Via Láctea que parece não se encaixar nos modelos atuais. A coleção de estrelas nasce quase perpendicular ao plano dos braços espirais da Via Láctea. A provável interpretação proposta é que uma galáxia anã está se fundindo com a Via Láctea. Esta galáxia é provisoriamente chamada de Corrente Estelar de Virgem e é encontrada na direção de Virgem, a cerca de 30.000 anos-luz (9 kpc) de distância.

halo gasoso

Além do halo estelar, o Observatório de Raios-X Chandra , XMM-Newton e Suzaku forneceram evidências de que existe um halo gasoso com uma grande quantidade de gás quente. O halo se estende por centenas de milhares de anos-luz, muito mais longe que o halo estelar e próximo à distância das Grandes e Pequenas Nuvens de Magalhães . A massa desse halo quente é quase equivalente à massa da própria Via Láctea. A temperatura desse gás halo está entre 1 e 2,5 milhões de K (1,8 e 4,5 milhões de °F).

Observações de galáxias distantes indicam que o Universo tinha cerca de um sexto da matéria bariônica (comum) da matéria escura quando tinha apenas alguns bilhões de anos. No entanto, apenas cerca de metade desses bárions são contabilizados no Universo moderno com base em observações de galáxias próximas como a Via Láctea. Se a descoberta de que a massa do halo é comparável à massa da Via Láctea for confirmada, pode ser a identidade dos bárions desaparecidos ao redor da Via Láctea.

rotação galáctica

Curva de rotação da galáxia para a Via Láctea – o eixo vertical é a velocidade de rotação em torno do centro galáctico; o eixo horizontal é a distância do centro galáctico em kpcs; o sol é marcado com uma bola amarela; a curva de velocidade de rotação observada é azul; a curva prevista com base na massa estelar e gás na Via Láctea é vermelha; dispersão em observações aproximadamente indicadas por barras cinzas, a diferença é devida à matéria escura

As estrelas e o gás na Via Láctea giram em torno de seu centro diferencialmente , o que significa que o período de rotação varia com a localização. Como é típico das galáxias espirais, a velocidade orbital da maioria das estrelas na Via Láctea não depende fortemente de sua distância do centro. Longe da protuberância central ou da borda externa, a velocidade orbital estelar típica está entre 210 ± 10 km/s (470.000 ± 22.000 mph). Portanto, o período orbital da estrela típica é diretamente proporcional apenas ao comprimento do caminho percorrido. Isso é diferente da situação dentro do Sistema Solar, onde a dinâmica gravitacional de dois corpos domina e órbitas diferentes têm velocidades significativamente diferentes associadas a elas. A curva de rotação (mostrada na figura) descreve esta rotação. Em direção ao centro da Via Láctea, as velocidades orbitais são muito baixas, enquanto além de 7 kpcs as velocidades são muito altas para corresponder ao que seria esperado da lei universal da gravitação.

Se a Via Láctea contivesse apenas a massa observada nas estrelas, gás e outras matérias bariônicas (comuns), a velocidade de rotação diminuiria com a distância do centro. No entanto, a curva observada é relativamente plana, indicando que há massa adicional que não pode ser detectada diretamente com radiação eletromagnética. Essa inconsistência é atribuída à matéria escura. A curva de rotação da Via Láctea concorda com a curva de rotação universal das galáxias espirais, a melhor evidência da existência de matéria escura nas galáxias. Alternativamente, uma minoria de astrônomos propõe que uma modificação da lei da gravidade pode explicar a curva de rotação observada.

Formação

História

A Via Láctea começou como uma ou várias pequenas superdensidades na distribuição de massa no Universo logo após o Big Bang , 13,61 bilhões de anos atrás. Algumas dessas superdensidades foram as sementes de aglomerados globulares nos quais se formaram as estrelas remanescentes mais antigas no que hoje é a Via Láctea. Quase metade da matéria na Via Láctea pode ter vindo de outras galáxias distantes. No entanto, essas estrelas e aglomerados agora compreendem o halo estelar da Via Láctea. Alguns bilhões de anos após o nascimento das primeiras estrelas, a massa da Via Láctea era grande o suficiente para girar com relativa rapidez. Devido à conservação do momento angular , isso levou o meio interestelar gasoso a entrar em colapso de uma forma aproximadamente esferoidal para um disco. Portanto, gerações posteriores de estrelas se formaram neste disco espiral. Observa-se que a maioria das estrelas mais jovens, incluindo o Sol, está no disco.

Desde que as primeiras estrelas começaram a se formar, a Via Láctea cresceu por meio de fusões de galáxias (particularmente no início do crescimento da Via Láctea) e acréscimo de gás diretamente do halo galáctico. A Via Láctea está atualmente acumulando material de várias pequenas galáxias, incluindo duas de suas maiores galáxias satélites, a Grande e a Pequena Nuvem de Magalhães, através da Corrente de Magalhães . A acreção direta de gás é observada em nuvens de alta velocidade como a Nuvem Smith . Simulações cosmológicas indicam que, 11 bilhões de anos atrás, ela se fundiu com uma galáxia particularmente grande que foi chamada de Kraken . No entanto, as propriedades da Via Láctea, como massa estelar, momento angular e metalicidade em suas regiões mais externas, sugerem que ela não sofreu fusões com grandes galáxias nos últimos 10 bilhões de anos. Esta falta de grandes fusões recentes é incomum entre galáxias espirais semelhantes; sua vizinha, a Galáxia de Andrômeda, parece ter uma história mais típica moldada por fusões mais recentes com galáxias relativamente grandes.

De acordo com estudos recentes, tanto a Via Láctea quanto a Galáxia de Andrômeda estão no que no diagrama de cor-magnitude da galáxia é conhecido como "vale verde", uma região habitada por galáxias em transição da "nuvem azul" (galáxias formando ativamente novas estrelas) para a "sequência vermelha" (galáxias que não possuem formação estelar). A atividade de formação de estrelas nas galáxias do vale verde está diminuindo à medida que elas ficam sem gás de formação de estrelas no meio interestelar. Em galáxias simuladas com propriedades semelhantes, a formação estelar normalmente terá sido extinta daqui a cerca de cinco bilhões de anos, mesmo contabilizando o aumento esperado de curto prazo na taxa de formação estelar devido à colisão entre a Via Láctea e a Andrômeda. Galáxia. De fato, medições de outras galáxias semelhantes à Via Láctea sugerem que ela está entre as galáxias espirais mais vermelhas e brilhantes que ainda estão formando novas estrelas e é apenas um pouco mais azul do que as galáxias de sequência vermelha mais azul.

Idade e história cosmológica

Comparação do céu noturno com o céu noturno de um planeta hipotético dentro da Via Láctea há 10 bilhões de anos, com uma idade de cerca de 3,6 bilhões de anos e 5 bilhões de anos antes da formação do Sol.

Os aglomerados globulares estão entre os objetos mais antigos da Via Láctea, o que estabelece um limite inferior para a idade da Via Láctea. As idades de estrelas individuais na Via Láctea podem ser estimadas medindo a abundância de elementos radioativos de vida longa , como o tório-232 e o urânio-238 , comparando os resultados com as estimativas de sua abundância original, uma técnica chamada nucleocosmocronologia . Estes valores de rendimento de cerca de 12,5 ± 3 bilhões de anos para CS 31082-001 e 13,8 ± 4 bilhões de anos para BD +17° 3248 . Depois que uma anã branca é formada, ela começa a sofrer resfriamento radiativo e a temperatura da superfície cai constantemente. Medindo as temperaturas das anãs brancas mais frias e comparando-as com a temperatura inicial esperada, pode-se fazer uma estimativa de idade. Com esta técnica, a idade do aglomerado globular M4 foi estimada em 12,7 ± 0,7 bilhões de anos . As estimativas de idade do mais antigo desses aglomerados fornecem uma estimativa de melhor ajuste de 12,6 bilhões de anos e um limite superior de confiança de 95% de 16 bilhões de anos.

Em novembro de 2018, os astrônomos relataram a descoberta de uma das estrelas mais antigas do universo. Com cerca de 13,5 bilhões de anos, 2MASS J18082002-5104378 B é uma pequena estrela ultra pobre em metais (UMP) feita quase inteiramente de materiais liberados do Big Bang e é possivelmente uma das primeiras estrelas. A descoberta da estrela na Via Láctea sugere que a galáxia pode ser pelo menos 3 bilhões de anos mais velha do que se pensava anteriormente.

Várias estrelas individuais foram encontradas no halo da Via Láctea com idades medidas muito próximas da idade de 13,80 bilhões de anos do Universo . Em 2007, uma estrela no halo galáctico, HE 1523-0901 , foi estimada em cerca de 13,2 bilhões de anos. Como o objeto mais antigo conhecido na Via Láctea naquela época, essa medição colocou um limite inferior na idade da Via Láctea. Esta estimativa foi feita usando o espectrógrafo UV-Visual Echelle do Very Large Telescope para medir as forças relativas das linhas espectrais causadas pela presença de tório e outros elementos criados pelo processo R. As intensidades das linhas produzem abundâncias de diferentes isótopos elementares , a partir dos quais uma estimativa da idade da estrela pode ser derivada usando a nucleocosmocronologia . Outra estrela, HD 140283 , tem 14,5 ± 0,7 bilhões de anos.

De acordo com observações que utilizam óptica adaptativa para corrigir a distorção atmosférica da Terra, as estrelas no bojo da galáxia datam de cerca de 12,8 bilhões de anos.

A idade das estrelas no disco fino galáctico também foi estimada usando a nucleocosmocronologia. Medições de estrelas de discos finos fornecem uma estimativa de que o disco fino se formou há 8,8 ± 1,7 bilhões de anos. Essas medições sugerem que houve um hiato de quase 5 bilhões de anos entre a formação do halo galáctico e o disco fino. Análises recentes das assinaturas químicas de milhares de estrelas sugerem que a formação estelar pode ter caído em uma ordem de magnitude na época da formação do disco, 10 a 8 bilhões de anos atrás, quando o gás interestelar era muito quente para formar novas estrelas na mesma taxa. como antes.

As galáxias satélites que cercam a Via Láctea não são distribuídas aleatoriamente, mas parecem ser o resultado de um desmembramento de algum sistema maior, produzindo uma estrutura em anel de 500.000 anos-luz de diâmetro e 50.000 anos-luz de largura. Encontros próximos entre galáxias, como o esperado em 4 bilhões de anos com a Galáxia de Andrômeda, arrancam enormes caudas de gás, que, com o tempo, podem se fundir para formar galáxias anãs em um anel em um ângulo arbitrário em relação ao disco principal.

vizinhança intergaláctica

Diagrama das galáxias do Grupo Local em relação à Via Láctea

A posição do Grupo Local dentro do Superaglomerado Laniakea

A Via Láctea e a Galáxia de Andrômeda são um sistema binário de galáxias espirais gigantes pertencentes a um grupo de 50 galáxias estreitamente ligadas conhecidas como Grupo Local , cercadas por um Vazio Local, fazendo parte da Folha Local e, por sua vez, do Superaglomerado de Virgem . Ao redor do superaglomerado de Virgem há vários vazios, desprovidos de muitas galáxias, o Microscopium Void ao "norte", o Sculptor Void à "esquerda", o Boötes Void à "direita" e o Canes-Major Void à " sul". Esses vazios mudam de forma ao longo do tempo, criando estruturas filamentosas de galáxias. O Superaglomerado de Virgem, por exemplo, está sendo atraído para o Grande Atrator , que por sua vez faz parte de uma estrutura maior, chamada Laniakea .

Duas galáxias menores e várias galáxias anãs no Grupo Local orbitam a Via Láctea. A maior delas é a Grande Nuvem de Magalhães com um diâmetro de 32.200 anos-luz. Tem uma companheira próxima, a Pequena Nuvem de Magalhães . A Corrente de Magalhães é uma corrente de gás hidrogênio neutro que se estende dessas duas pequenas galáxias por 100° do céu. Acredita-se que o fluxo tenha sido arrastado das Nuvens de Magalhães em interações de maré com a Via Láctea. Algumas das galáxias anãs que orbitam a Via Láctea são Canis Major Dwarf (a mais próxima), Sagittarius Dwarf Elíptica Galaxy , Ursa Minor Dwarf , Sculptor Dwarf , Sextans Dwarf , Fornax Dwarf e Leo I Dwarf . As menores galáxias anãs da Via Láctea têm apenas 500 anos-luz de diâmetro. Estes incluem Carina Dwarf , Draco Dwarf e Leo II Dwarf . Ainda pode haver galáxias anãs não detectadas que estão ligadas dinamicamente à Via Láctea, o que é confirmado pela detecção de nove novos satélites da Via Láctea em um trecho relativamente pequeno do céu noturno em 2015. Há também algumas galáxias anãs que têm já foram absorvidos pela Via Láctea, como o progenitor de Omega Centauri .

Em 2014, pesquisadores relataram que a maioria das galáxias satélites da Via Láctea estão em um disco muito grande e orbitam na mesma direção. Isso foi uma surpresa: de acordo com a cosmologia padrão, as galáxias satélites deveriam se formar em halos de matéria escura e deveriam estar amplamente distribuídas e se mover em direções aleatórias. Essa discrepância ainda não está totalmente explicada.

Em janeiro de 2006, pesquisadores relataram que a deformação até então inexplicável no disco da Via Láctea agora foi mapeada e descobriu-se que é uma ondulação ou vibração criada pelas Grandes e Pequenas Nuvens de Magalhães enquanto orbitam a Via Láctea, causando vibrações quando se movem. passar por suas bordas. Anteriormente, essas duas galáxias, com cerca de 2% da massa da Via Láctea, eram consideradas pequenas demais para influenciar a Via Láctea. No entanto, em um modelo de computador, o movimento dessas duas galáxias cria um rastro de matéria escura que amplifica sua influência na Via Láctea maior.

As medições atuais sugerem que a Galáxia de Andrômeda está se aproximando de nós a uma velocidade de 100 a 140 km/s (220.000 a 310.000 mph). Em 4,3 bilhões de anos, pode haver uma colisão entre Andrômeda e a Via Láctea , dependendo da importância de componentes laterais desconhecidos para o movimento relativo das galáxias. Se elas colidirem, a chance de estrelas individuais colidirem uma com a outra é extremamente baixa, mas, em vez disso, as duas galáxias se fundirão para formar uma única galáxia elíptica ou talvez uma grande galáxia de disco ao longo de cerca de seis bilhões de anos.

Velocidade

Embora a relatividade especial afirme que não há um referencial inercial "preferido" no espaço com o qual comparar a Via Láctea, a Via Láctea tem uma velocidade em relação aos referenciais cosmológicos .

Um desses quadros de referência é o fluxo de Hubble , os movimentos aparentes de aglomerados de galáxias devido à expansão do espaço . Galáxias individuais, incluindo a Via Láctea, têm velocidades peculiares em relação ao fluxo médio. Assim, para comparar a Via Láctea com o fluxo de Hubble, deve-se considerar um volume suficientemente grande para que a expansão do Universo domine os movimentos locais aleatórios. Um volume grande o suficiente significa que o movimento médio das galáxias dentro desse volume é igual ao fluxo de Hubble. Os astrônomos acreditam que a Via Láctea está se movendo a aproximadamente 630 km/s (1.400.000 mph) em relação a este quadro de referência local co-móvel. A Via Láctea está se movendo na direção geral do Grande Atrator e outros aglomerados de galáxias , incluindo o Superaglomerado Shapley , atrás dele. O Grupo Local (um aglomerado de galáxias ligadas gravitacionalmente contendo, entre outras, a Via Láctea e a Galáxia de Andrômeda) faz parte de um superaglomerado chamado Superaglomerado Local , centrado próximo ao Aglomerado de Virgem : embora estejam se afastando um do outro a 967 km /s (2.160.000 mph) como parte do fluxo de Hubble, essa velocidade é menor do que seria esperado, dada a distância de 16,8 milhões de pc devido à atração gravitacional entre o Grupo Local e o Aglomerado de Virgem.

Outro quadro de referência é fornecido pela radiação cósmica de fundo (CMB), na qual a temperatura da CMB é menos distorcida pelo deslocamento Doppler (momento de dipolo zero). A Via Láctea está se movendo a 552 ± 6 km/s (1.235.000 ± 13.000 mph) em relação a este referencial, em direção a 10,5 de ascensão reta, -24° declinação ( época J2000 , perto do centro de Hydra ). Este movimento é observado por satélites como o Cosmic Background Explorer (COBE) e o Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) como uma contribuição dipolo para o CMB, à medida que os fótons em equilíbrio no quadro CMB são deslocados para o azul na direção do movimento e desviado para o vermelho na direção oposta.

Veja também

• Janela de Baade
• astronomia galáctica
• Excesso de GeV do Centro Galáctico
• Constantes Oort

Notas

Referências

Leitura adicional

• Dambeck, Thorsten Dambeck (março de 2008). "Missão de Gaia para a Via Láctea". Céu e Telescópio : 36–39.
• Chiappini, Cristina (novembro-dezembro de 2001). "A Formação e Evolução da Via Láctea" (PDF) . Cientista Americano . 89 (6): 506–515. doi : 10.1511/2001.40.745 .

links externos

• Via Láctea – pesquisa IRAS (infravermelho) – wikisky.org
• Via Láctea – pesquisa H-Alpha – wikisky.org
• Via Láctea Multiwavelength – Imagens e modelos VRML (NASA)
• Via Láctea – Panorama (9 bilhões de pixels) .
• Via Láctea – site do SEDS Messier
• Via Láctea – Imagens Infravermelhas
• Via Láctea – Mosaico do plano galáctico (19 de março de 2021)