Estruturas do Universo

Uma galáxia é um imenso agrupamento de estrelas, gases e poeira cósmica. Esta união é mantida pela força da gravidade.

É muito rara a ocorrência de estrelas desvinculadas de galáxias. Estas, por sua vez, podem ser encontradas a sós, em pequenos grupos ou em grandes aglomerados. Nosso Sistema Solar encontra-se em um dos braços da Via Láctea, uma galáxia do tipo espiral que faz parte de um aglomerado conhecido como Grupo Local de Galáxias.

As galáxias menores podem conter algumas centenas de milhares de estrelas, ao longo de milhares de anos-luz de comprimento, enquanto que as maiores têm trilhões de estrelas e podem atingir comprimentos de centenas de milhares de anos-luz.

É muito complicado precisar a quantidade de galáxias existentes no Universo Observável. Estimativas das últimas décadas apontam para algo em torno dos cem bilhões. Entretanto, há resultados de estudos que sugerem números muito maiores, na faixa de 1 a 2 trilhões!

E pode haver muito mais, além do horizonte do Universo Observável. Se o Universo for plano e infinito (e tudo indica que ele é assim), o número de galáxias pode ser infinito!

No meio disso tudo, conseguimos enxergar apenas três delas a olho nu: a Grande Nuvem de Magalhães, a Pequena Nuvem de Magalhães e Andrômeda.

As duas primeiras estão a aproximadamente 160.000 anos-luz de nós, são satélites da Via Láctea e podem ser vistas no Hemisfério Sul. Andrômeda é uma galáxia maior, localizada a 2,5 milhões de anos-luz, sendo visível no Hemisfério Norte em noites de céu limpo.

As galáxias são classificadas de acordo com seu formato. Há três tipos gerais: elípticas, espirais e irregulares.

As mais familiares são as espirais. Elas têm uma geometria característica, com braços espirais em um disco relativamente plano, com uma grande concentração diferenciada de estrelas em seu centro.

Os braços e o centro são circundados por um tênue halo de estrelas. Este halo e o centro consistem principalmente de estrelas mais velhas, enquanto que os braços constituem-se mais de gás, poeira e estrelas mais jovens.

Algumas galáxias em espiral são chamadas de espirais barradas, porque o bojo central tem uma aparência alongada, como uma barra, e os braços espirais parecem aflorar a partir das extremidades da barra.

Como sugere o próprio nome, as galáxias elípticas são redondas ou ovais, com estrelas distribuídas de modo bem uniforme. Também possuem um núcleo e halo, mas não existe o disco plano característico das espirais. As estrelas de galáxias elípticas tendem a ser mais idosas.

As galáxias irregulares não apresentam estruturas com formatos específicos. São geralmente caóticas em sua aparência, sem núcleo e sem qualquer vestígio de braços espirais.

A galáxia em que residimos, a Via Láctea, é uma grande galáxia espiral barrada e contém todas as estrelas que podemos enxergar no céu noturno. Ela tem esse nome devido à sua aparência de uma faixa leitosa de luz no céu, quando vista de uma região realmente escura.

É muito difícil contar o número de estrelas da Via Láctea a partir de nossa posição dentro dela. Nossas melhores estimativas indicam que são aproximadamente 100 bilhões. Elas formam um grande disco, com diâmetro em torno de 100.000 anos-luz.

Nosso Sistema Solar encontra-se a cerca de 25.000 anos-luz do centro da galáxia - vivemos no subúrbio! E, assim como a Terra gira em torno do Sol, o sistema como um todo gira em torno do centro, e são necessários 250 milhões de anos para que seja realizada uma volta completa.

Considerando que somente podemos obter imagens da Via Láctea a partir de nossa perspectiva no interior da mesma, não temos uma foto sequer da galáxia como um todo. Como, então, podemos saber que ela é uma galáxia espiral?

Bem, há várias evidências. Uma delas é a faixa brilhante de estrelas que corta o céu (cuja aparência deu origem ao nome). Em locais com céu limpo e suficiente escuridão, ela é visível a olho nu e corresponde a uma visão lateral do disco, mostrando-nos que a galáxia é basicamente plana.

Vários telescópios diferentes, tanto do solo quanto do espaço, têm obtido séries de fotos desse disco, tomadas de diferentes direções. A concentração de estrelas em uma região determinada soma-se como evidência de que a Via Láctea é uma espiral. Se vivêssemos em uma galáxia elíptica, veríamos as estrelas espalhadas por todo o céu.

Outra pista surge da observação de estrelas jovens e brilhantes e nuvens de hidrogênio ionizado, presentes no disco, que são marcas de braços espirais em outras galáxias que observamos. As nuvens, chamadas de regiões H II, são ionizadas por estrelas jovens e quentes, constituindo-se basicamente de prótons e elétrons livres.

Quanto ao número de braços espirais, há uma controvérsia histórica: são dois ou quatro? Tendo em vista a posição em que nos encontramos, só nos resta confiar nos parâmetros obtidos a partir desses estudos de estrelas jovens, estrelas massivas e nuvens ionizadas.

Os resultados de estudos mais recentes indicam que são mesmo quatro braços, conforme representado na imagem a seguir:

Evidências adicionais provêm da análise de várias outras propriedades. Dentre elas, os astrônomos medem o volume de poeira da Via Láctea e as cores dominantes da luz que vemos, e tais características mostram-se coerentes com as de outras galáxias espirais típicas.

Às vezes, galáxias chocam-se umas com as outras, gerando resultados bem interessantes. Essas colisões, além de provocarem mudanças na geometria das galáxias, podem desencadear explosões de formações estelares. No entanto, as estrelas individuais não colidem entre si, porque as distâncias entre elas são imensas.

Em 2012, pesquisas baseadas em observações do Telescópio Espacial Hubble levaram à conclusão de que a vizinha Andrômeda está em rota de colisão com a Via Láctea, evento estimado para ocorrer daqui a uns 4 bilhões de anos. Na verdade, estudos mais recentes demonstram que o encontro entre as duas já teve início, pois seus halos já estão em contato.

A constituição e o aspecto das galáxias são moldados ao longo de bilhões de anos, por interações entre grupos de estrelas e entre estes e outras galáxias.

Embora não saibamos com absoluta certeza como elas se formaram, temos simulações de supercomputadores que demonstram como devem ter surgido, no Universo primordial, e como deve ter sido sua evolução até se tornarem o que vemos atualmente.

Sabemos que o Universo está se expandindo e, com base em sua taxa de expansão, estima-se sua idade em aproximadamente 13,8 bilhões de anos (mais detalhes na série de artigos sobre a Teoria do Big Bang).

O Universo primitivo era preenchido predominantemente por hidrogênio, hélio e matéria escura, com algumas áreas ligeiramente mais densas do que outras.

Estas regiões densas acabaram por entrar em colapso gravitacional, permitindo que o hidrogênio e o hélio se acumulassem em meio a aglomerados de matéria escura que rodopiavam pelo espaço e, assim, foram aparecendo as primeiras estrelas e galáxias.