Via Láctea -Milky Way

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via Láctea
ESO-VLT-Laser-phot-33a-07.jpg
Dados de observação ( época J2000 )
constelação Sagitário
Ascensão certa 17 h 45 m 40,0409 s
Declinação −29° 00′ 28.118″
Distância 25,6–27,1 kly (7,86–8,32 kpc)
Características
Tipo Sb, Sbc ou SB(rs)bc
( galáxia espiral barrada )
Massa (0,8–1,5) × 10 12 M
Número de estrelas 100–400 bilhões
Tamanho Disco estelar : 185 ± 15 kly
Halo de matéria escura : 1,9 ± 0,4 Mly (580 ± 120 kpc )
Espessura do disco estelar fino ≈2 kly (0,6 kpc)
Momento angular 1 × 10 67
Período de rotação galáctica do Sol 240 milhões
Período de rotação do padrão espiral 220–360 milhões
Período de rotação do padrão de barras 100–120 milhões
Velocidade relativa ao quadro de descanso 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 ou0,35+0,08
−0,07
GeV cm- 3
Veja também: Galaxy, Lista de galáxias

A Via Láctea é a galáxia que inclui nosso Sistema Solar, com o nome que descreve a aparência da galáxia 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. Galileu Galilei primeiro resolveu 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 visível estimado de 100.000 a 200.000 anos-luz . 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. A Via Láctea possui várias galáxias satélites e faz parte do Grupo Local de galáxias, que faz parte do Superaglomerado de Virgem, que é ele próprio 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 do Centro Galáctico, na borda interna do Braço de Órion, uma das concentrações de gás e poeira em forma de espiral. 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 intensa fonte de rádio 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 240 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 . Em 12 de maio de 2022, os astrônomos anunciaram a imagem, pela primeira vez, de Sagitário A*, o buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea.

Etimologia e mitologia

A Origem da Via Láctea ( c. 1575–1580) de Tintoretto

No poema épico babilônico Enuma 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 pensada para ter sido baseada em uma versão suméria mais antiga em que Tiamat é morto por Enlil de Nippur, mas agora é pensado para ser 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 bebê Héracles, no peito de Hera enquanto ela dorme para que o bebê beba seu leite divino e assim se torne imortal. Hera acorda enquanto amamenta e 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. Os gregos antigos acreditavam que a aparência da Via Láctea foi formada quando Atena arrancou Hércules de seu seio, que borrifou leite por toda parte.

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 galês tradicional 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 arqueando-se 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 para nossas, e mais tarde todas as coleções de estrelas.

A Via Láctea, ou "círculo do leite", era apenas um dos 11 "círculos" que os gregos identificavam no céu, sendo outros o zodíaco, o meridiano, o horizonte, o equador, os trópicos de Câncer e Capricórnio, os círculos ártico e antártico ., e dois círculos de 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

Um vídeo de lapso de tempo capturando a Via Láctea arqueando sobre o ALMA

A Via Láctea é visível da Terra como uma faixa nebulosa de luz branca, com cerca de 30° de largura, arqueando o céu noturno . Na observação do céu noturno, embora todas as estrelas individuais a olho nu em todo o céu façam parte da Via Láctea, o termo "Via Láctea" é limitado a essa 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 o Great Rift e o Coalsack, são áreas onde a poeira interestelar bloqueia a luz de estrelas distantes. A área do céu que a Via Láctea obscurece é chamada de Zona de Evitação .

A Via Láctea tem um brilho superficial 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 aproximadamente +5,1 ou melhor e mostrar uma grande quantidade de detalhes em +6,1. Isso torna a Via Láctea difícil de ver de 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 pode 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 em cerca de 60° em relação à eclíptica (o plano da órbita da Terra ). Em relação ao equador celeste, passa ao norte até a constelação de Cassiopeia e ao sul até 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 norte galáctico está situado a 12 h 49 m de ascensão recta, declinação +27,4° ( B1950 ) perto de β Comae Berenices, e o pólo sul galáctico está perto de α Sculptoris . Devido a essa alta inclinação, dependendo da hora da noite e do ano, o arco da Via Láctea pode aparecer relativamente baixo ou relativamente alto no céu. Para observadores de latitudes de aproximadamente 65° norte a 65° sul, a Via Láctea passa diretamente sobre a cabeça duas vezes por dia.

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 das estrelas não diretamente visível 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 dissipava devido à sua localização mais externa na atmosfera (compondo seu grande círculo ). O filósofo neoplatônico Olympiodorus the Younger ( c.  495-570 dC ) criticou essa visão, argumentando que se a Via Láctea fosse sublunar, deveria parecer diferente em diferentes momentos e lugares da Terra, e que deveria ter paralaxe, o que não ocorre. . Na sua opinião, a Via Láctea é celestial. Esta idéia seria influente mais tarde no mundo islâmico .

O astrônomo persa Abū Rayhān al-Bīrūnī (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 devido ao efeito de refração na atmosfera da Terra, citando sua observação de uma conjunção de Júpiter e Marte em 1106 ou 1107 como evidência. De acordo com Jamil Ragep, o astrônomo persa Naṣīr al-Dīn al-Ṭūsī (1201–1274) em seu Tadhkira escreve:, devido à sua concentração e pequenez, parecem ser manchas turvas. Por causa disso, foi comparada à cor do leite." Ibn Qayyim Al-Jawziyya (1292-1350) propôs que a Via Láctea é "uma miríade de pequenas estrelas agrupadas na esfera das estrelas fixas" e que essas estrelas são maiores que os planetas.

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 por um grande número de estrelas fracas. 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 giratório 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 conjecturaram que algumas das nebulosas visíveis no céu noturno podem ser "galáxias" separadas, semelhantes às nossas. Kant se referiu tanto à Via Láctea quanto às "nebulosas extragalácticas" como "universos insulares", um termo ainda corrente 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 identificar fontes pontuais individuais em algumas dessas nebulosas, dando credibilidade à conjectura anterior de Kant.

Fotografia da "Grande Nebulosa de Andrômeda" de 1899, mais tarde 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 naquela 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, encontrou mais 11 novas . Curtis notou que essas novas eram, em média, 10 magnitudes mais fracas do que as que ocorreram dentro da Via Láctea. Como resultado, ele conseguiu chegar a uma estimativa de distância de 150.000 parsecs. Ele se tornou um defensor 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 da 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 deste 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 ele 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, distante demais 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, esporões, 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. Um estudo em 2020 concluiu que Gaia detectou um movimento oscilante da galáxia, o 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 adquirido durante a queda tardia, ou de galáxias satélites próximas em interação e suas marés consequentes".

Localização e vizinhança do Sol

Posição do Sistema Solar dentro da Via Láctea
Diagrama da Via Láctea com a posição do Sistema Solar marcada por uma seta amarela e um ponto vermelho no Braço de Órion . O ponto cobre aproximadamente os arredores maiores do Sistema Solar, o espaço entre as estruturas lineares Radcliffe Wave e Split (anteriormente o Cinturão de Gould ).
Close artístico do Braço 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 Fluff Local da Bolha Local, entre as estruturas lineares Radcliffe Wave e Split (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 5–30 parsecs (16–98 ly) 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 galáctica 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 uma por 284 cúbicos de luz. -anos (da Lista de estrelas mais próximas ). Isso ilustra o fato de que há 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 vértice do caminho do Sol, ou o ápice solar, é a direção que o Sol viaja através do 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 do céu 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 os períodos de extinção em massa de formas de vida na Terra. Uma reanálise dos efeitos do trânsito do Sol através da estrutura espiral com base 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 18-20 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). A essa velocidade, leva cerca de 1.400 anos para o Sistema Solar percorrer uma distância de 1 ano-luz, ou 8 dias para percorrer 1 UA ( unidade astronômica ). O Sistema Solar está indo na direção da constelação zodiacal de 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". Visto do pólo norte galáctico com 0° (zero graus) como o raio que parte do Sol e passa pelo Centro Galáctico, os quadrantes são:


Quadrante galáctico

Longitude galáctica
(ℓ)

Referência
0° ≤ ℓ ≤ 90°
90° ≤ ℓ ≤ 180°
180° ≤ ℓ ≤ 270°

270° ≤ ℓ ≤ 360°
(360° ≅ 0°)

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

Tamanho e massa

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

A Via Láctea é a segunda maior galáxia do Grupo Local (depois da Galáxia de Andrômeda ), com seu disco estelar de aproximadamente 170.000–200.000 anos-luz (52–61 kpc) de diâmetro e, em média, aproximadamente 1.000 ly (0,3 kpc). ) espesso. 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 do tamanho dos Estados Unidos contíguos . Há um filamento de estrelas em forma de anel ondulando acima e abaixo do plano galáctico relativamente plano, envolvendo a Via Láctea a um diâmetro de 150.000 a 180.000 anos-luz (46 a 55 kpc), que pode ser parte da própria Via Láctea .

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

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. A extremidade inferior do intervalo de estimativa 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 dentro de 80 kilo 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 para a Via Láctea é de 1,29 × 10 12M . _

Grande parte da massa da Via Láctea parece ser matéria escura, uma forma de matéria desconhecida e invisível que interage gravitacionalmente com a matéria comum. Um halo de matéria escura é conjecturado para se espalhar de forma relativamente uniforme a uma distância além de cem kiloparsecs (kpc) do Centro Galáctico. Modelos matemáticos da Via Láctea sugerem que a massa da matéria escura é de 1–1,5 × 10 12M . _ Estudos recentes indicam um intervalo de massa, tão grande quanto 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, há também 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 é responsável por um adicional de 1% da massa total do gás.

Em março de 2019, os astrônomos relataram que a massa da Via Láctea é de 1,5 trilhão de massas solares em um raio de cerca de 129.000 anos-luz, mais do dobro do que foi determinado em estudos anteriores, e sugerindo que cerca de 90% da massa de a galáxia é matéria escura .

Conteúdo

Vista panorâmica de 360 ​​graus da Via Láctea (um mosaico montado de fotografias) 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 iluminada 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 o mesmo número 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 anos (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 da 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 essa distância ou além, as órbitas da maioria dos objetos de halo seriam interrompidas pelas Nuvens de Magalhães. Assim, tais objetos provavelmente seriam ejetados das proximidades da Via Láctea. A magnitude visual absoluta integrada da Via Láctea é estimada em cerca de -20,9.

Tanto as observações de microlentes gravitacionais quanto de trânsito planetário indicam que pode haver pelo menos tantos planetas ligados a estrelas quanto 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. Além de 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 de diferentes elementos da estrutura geral da Via Láctea.
Uma mancha escura cercada por um anel amarelo-alaranjado em forma de donut
Buraco negro supermassivo Sagitário 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 .
Brilhantes explosões de raios-X de Sagitário A* (inserção) no centro da Via Láctea, conforme detectado pelo Observatório de raios-X Chandra .
A impressão do artista de como a Via Láctea se pareceria de diferentes pontos de vista – das linhas de visão de ponta a ponta, a estrutura em forma de casca de amendoim, que não deve ser confundida com a protuberância central da galáxia, é evidente; visto de cima, a barra central estreita que é responsável por esta estrutura aparece claramente, assim como muitos braços espirais e suas nuvens de poeira associadas

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 conjecturar 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 era maior do que se pensava anteriormente.

Centro Galáctico

O Sol está a 25.000–28.000 anos-luz (7,7–8,6 kpc) do Centro Galáctico. Este valor é estimado usando métodos baseados em geometria 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 antigas em uma forma aproximadamente esferoidal chamada de bojo . Foi proposto que a Via Láctea não possui uma protuberância devido a uma colisão e fusão entre galáxias anteriores, e que, em vez disso, ela 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 ao redor 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 em torno de1 × 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 abrangendo de 1 a 5 kpc (3.000–16.000 ly) e 10–50 graus em relação à linha de visão da Terra ao Centro Galáctico. Certos autores defendem que a Via Láctea apresenta duas barras distintas, uma aninhada na outra. No entanto, estrelas do tipo RR Lyrae não traçam uma barra galáctica proeminente. A barra pode ser 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 de estrelas 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 com elétrons . Em 2008, descobriu-se que a distribuição das fontes de 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 diminuem a velocidade. e aniquilar. As observações foram feitas por 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 / raios 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 Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi . 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); estendem-se até Grus e Virgo no céu noturno do hemisfério sul. Posteriormente, observações com o Telescópio Parkes em frequências de rádio identificaram a emissão polarizada que está associada às bolhas de Fermi. Estas observações são melhor interpretadas como um fluxo magnetizado impulsionado pela formação de estrelas nos 640 anos centrais (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 do 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 de linhas de 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 está organizada em quatro braços espirais. Os braços espirais normalmente contêm uma densidade mais alta de gás e poeira interestelar do que a média galáctica, bem como uma maior concentração de formação de estrelas, 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 apenas descrevem grosseiramente 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 feições 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 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 cinzentas que irradiam da posição do Sol (centro superior) listam as abreviaturas de três letras das constelações correspondentes
Cor Braços)
turquesa Perto de 3 kpc Arm e Perseus Arm
azul Norma e braço externo (juntamente com extensão descoberta em 2004)
verde Braço Escuto-Centauro
vermelho Braço Carina-Sagitário
Existem pelo menos dois braços ou esporas menores, incluindo:
laranja Braço Orion-Cygnus (que contém o Sol e o Sistema Solar)
Spitzer revela o que não pode ser visto na luz visível: estrelas mais frias (azul), 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-Sagitário, 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, seria detectável contando as estrelas perto do 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-Sagitário: o braço Scutum-Centaurus contém aproximadamente 30% mais gigantes vermelhas do que seria esperado na ausência de um braço espiral. Esta observação sugere que a Via Láctea possui apenas dois braços estelares principais: o braço de Perseu e o braço de 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 espiral de quatro braços da Via Láctea. Assim, a Via Láctea parece ter dois braços espirais traçados por estrelas velhas 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 rastrear os braços espirais da Via Láctea.

O braço de quase 3 kpc (também chamado de braço de expansão de 3 kpc ou simplesmente o braço de 3 kpc ) foi descoberto na década de 1950 pelo astrônomo van Woerden e colaboradores através de medições de rádio de 21 centímetros de H I ( hidrogênio atômico ). Descobriu-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 (Harvard-Smithsonian CfA). 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 .

Tem sido sugerido que a Via Láctea contém dois padrões espirais diferentes: um interno, formado pelo braço de Sagitário, que gira rápido e um externo, formado pelos braços Carina e Perseu, cuja velocidade de rotação é mais lenta e cujos braços estão firmemente ferimento. Nesse cenário, sugerido por simulações numéricas da dinâmica dos diferentes braços espirais, o padrão externo formaria um pseudo -anel 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 principais braços espirais está o Anel Monoceros (ou Anel Externo), um anel de gás e estrelas arrancado de outras galáxias há bilhões de anos. No entanto, vários membros da comunidade científica recentemente reafirmaram sua posição afirmando que a estrutura Monoceros nada mais é do que uma superdensidade produzida pelo disco grosso dilatado e deformado da Via Láctea. A estrutura do disco da Via Láctea é deformada 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% estão a 100.000 anos-luz (30 kpc) do Centro Galáctico. No entanto, alguns aglomerados globulares foram encontrados mais longe, 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 da rotação da Via Láctea. Os aglomerados globulares podem seguir órbitas de roseta em torno da 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 estelar ativa 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 em estrelas. Os clusters abertos também estão localizados principalmente no disco.

Descobertas no início do século 21 adicionaram 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 de o disco da Via Láctea se estender ainda mais é aparente, e isso é apoiado por evidências da descoberta da extensão do Braço Externo do Braço Cygnus e de uma extensão semelhante do Braço Scutum-Centaurus . 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 separa. 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 por uma área de cerca de 5.000 vezes o tamanho de uma lua cheia) dentro da Via Láctea que não parece se encaixar nos modelos atuais. A coleção de estrelas se eleva quase perpendicularmente ao plano dos braços espirais da Via Láctea. A interpretação provável 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.

auréola gasosa

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 do que o halo estelar e próximo à distância das Grandes e Pequenas Nuvens de Magalhães . A massa deste halo quente é quase equivalente à massa da própria Via Láctea. A temperatura deste 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 – eixo vertical é a velocidade de rotação em torno do centro galáctico; 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 cinzentas, a diferença é devido à matéria escura

As estrelas e o gás na Via Láctea giram em torno de seu centro de forma diferencial, o que significa que o período de rotação varia com a localização. Como é típico para 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 diferentes órbitas 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 em 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 . Algumas dessas superdensidades eram as sementes de aglomerados globulares nos quais as estrelas remanescentes mais antigas do que é hoje a Via Láctea se formaram. Quase metade da matéria na Via Láctea pode ter vindo de outras galáxias distantes. No entanto, essas estrelas e aglomerados agora compõem 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 relativamente rápido. Devido à conservação do momento angular, isso levou o meio interestelar gasoso ao colapso de uma forma aproximadamente esferoidal para um disco. Portanto, gerações posteriores de estrelas se formaram neste disco espiral. A maioria das estrelas mais jovens, incluindo o Sol, são observadas no disco.

Desde que as primeiras estrelas começaram a se formar, a Via Láctea cresceu através 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, as Grandes e Pequenas Nuvens de Magalhães, através da Corrente de Magalhães . A acreção direta de gás é observada em nuvens de alta velocidade como a Smith Cloud . Simulações cosmológicas indicam que, 11 bilhões de anos atrás, ele se fundiu com uma galáxia particularmente grande que foi rotulada de Kraken . No entanto, 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. Essa 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, a Via Láctea, bem como a Galáxia de Andrômeda, encontram-se no que no diagrama cor-magnitude da galáxia é conhecido como "vale verde", uma região povoada 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 em galáxias de vale verde está diminuindo à medida que ficam sem gás de formação de estrelas no meio interestelar. Em galáxias simuladas com propriedades semelhantes, a formação estelar normalmente será extinta dentro de cerca de cinco bilhões de anos a partir de agora, mesmo levando em conta 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 azuis.

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 tório-232 e urânio-238, e comparando os resultados com estimativas de sua abundância original, uma técnica chamada nucleocosmocronologia . Esses 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 . Uma vez 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, uma estimativa de idade pode ser feita. 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 à 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 medida 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 forças das linhas fornecem abundâncias de diferentes isótopos elementares, dos quais uma estimativa da idade da estrela pode ser derivada usando nucleocosmocronologia . Outra estrela, HD 140283, tem 14,5 ± 0,7 bilhões de anos.

De acordo com observações utilizando 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 nucleocosmocronologia. As 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 no momento 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 de 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 coalescer para formar galáxias anãs em um anel em um ângulo arbitrário em relação ao disco principal.

Bairro intergaláctico

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 intimamente ligadas conhecidas como Grupo Local, cercadas por um Vazio Local, sendo ele próprio parte da Folha Local e, por sua vez, o Superaglomerado de Virgem . Ao redor do Superaglomerado de Virgem estão vários vazios, desprovidos de muitas galáxias, o Microscópio Vazio ao "norte", o Vazio do Escultor à "esquerda", o Vazio Bootes à "direita" e o Vazio Canes-Major ao " 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 do Grupo Local orbitam a Via Láctea. A maior delas é a Grande Nuvem de Magalhães com um diâmetro de 14.000 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 em 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 Elliptical 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 dinamicamente ligadas à Via Láctea, o que é apoiado pela detecção de nove novos satélites da Via Láctea em um pedaço 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 está em um disco muito grande e orbita 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 movendo 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 foi agora mapeada e encontrada como uma ondulação ou vibração criada pelas Grandes e Pequenas Nuvens de Magalhães enquanto orbitam a Via Láctea, causando vibrações quando elas 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 100 a 140 km/s (220.000 a 310.000 mph). Em 3 a 4 bilhões de anos, pode haver uma colisão Andrômeda-Via Láctea, dependendo da importância de componentes laterais desconhecidos para o movimento relativo das galáxias. Se colidirem, a chance de estrelas individuais colidirem umas com as outras 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 um bilhão de anos.

Velocidade

Embora a relatividade especial afirme que não existe 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 dos 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 do Hubble, deve-se considerar um volume grande o suficiente para que a expansão do Universo domine os movimentos locais e 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 esse quadro de referência local co-movente. 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 gravitacionalmente ligadas contendo, entre outras, a Via Láctea e a Galáxia de Andrômeda) faz parte de um superaglomerado chamado Superaglomerado Local, centrado perto do Aglomerado de Virgem : embora estejam se afastando um do outro a 967 km /s (2.160.000 mph) como parte do fluxo do Hubble, esta 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 pelo fundo de microondas cósmico (CMB). A Via Láctea está se movendo a 552 ± 6 km/s (1.235.000 ± 13.000 mph) em relação aos fótons da CMB, em direção a 10,5 ascensão reta, declinação de -24° ( época J2000, próximo ao 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 de dipolo para o CMB, pois os fótons em equilíbrio no quadro CMB são deslocados para o azul na direção do movimento e desviou para o vermelho na direção oposta.

Veja também

Notas

Referências

Leitura adicional

links externos