Você pensa na Via Láctea como uma faixa estrelada em um céu noturno escuro? Ou você pensa nela como uma grande galáxia espiral no espaço? Ambos estão corretos. Ambos se referem à nossa galáxia natal, nossa ilha local no vasto oceano do universo, composta por centenas de bilhões de estrelas, uma das quais é o nosso sol.

Nesta imagem foi capturado os planetas brilhantes Júpiter e Saturno - acima do edifício nesta foto - perto da faixa estrelada da Via Láctea, de Terlingua, Texas, em 11 de novembro de 2020.  Crédito: Michael Zuber

Veja mais:

• Paradoxo de Olbers: Por que o céu é escuro durante a noite?
• Warp drives: físicos investigam viagens espaciais mais rápidas que a luz
• Qual é o ciclo de vida de uma estrela anã vermelha?
• Conheça o zeptosegundo, a menor unidade de tempo já medida

Há muito tempo, era possível que todas as pessoas no mundo vissem um céu escuro e estrelado quando olhavam para o céu à noite, em vez do brilho obscuro das luzes da cidade. Naqueles tempos antigos, os humanos olhavam para o céu estrelado e viam uma faixa de luz fantasmagórica formando um arco no céu, de horizonte a horizonte. Este arco gracioso de luz moveu-se pelo céu com as estações. Os observadores do céu mais casuais podem notar que partes da banda estão obscurecidas pela escuridão, que agora sabemos ser vastas nuvens de poeira.

Mitos e lendas cresceram em diferentes culturas em torno dessa misteriosa aparição nos céus. Cada cultura explicou essa faixa de luz no céu de acordo com suas próprias crenças. Para os antigos armênios, era palha espalhada no céu pelo deus Vahagn. No leste da Ásia, era o rio prateado do céu. Os finlandeses e estonianos a viam como o Caminho dos Pássaros. Enquanto isso, como a cultura ocidental havia se tornado dominada pelas lendas e mitos dos antigos gregos e depois dos romanos, foram suas interpretações que foram transmitidas à maioria das línguas. Tanto os gregos quanto os romanos viam a faixa estrelada como um rio de leite. O mito grego dizia que era leite do peito da deusa Hera, esposa divina de Zeus. Os romanos viam o rio de luz como o leite de sua deusa Ops.

Assim foi legado o nome pelo qual hoje conhecemos aquele arco fantasmagórico que se estende pelo céu: Via Láctea.

Crédito da imagem: William Mathe

Quando você está sob um céu estrelado e completamente escuro, longe da poluição luminosa, a Via Láctea aparece como uma nuvem cruzando o cosmos. Mas essa nuvem não dá nenhuma pista do que ela realmente é. Até a invenção do telescópio, nenhum ser humano poderia ter conhecido a natureza da Via Láctea.

Basta apontar um pequeno telescópio para qualquer lugar ao longo de seu comprimento e você será recompensado com uma bela vista. O que aparece como uma nuvem a olho nu se transforma em incontáveis milhões de estrelas, cuja distância e proximidade relativa entre si não nos permite identificá-las individualmente apenas com nossos olhos. Da mesma forma, uma nuvem de chuva parece sólida no céu, mas é formada por inúmeras gotas de água. As estrelas da Via Láctea se fundem em uma única faixa de luz. Mas, por meio de um telescópio, vemos a Via Láctea como ela realmente é: um braço espiral de nossa galáxia.

Não podemos sair da Via Láctea, então temos que confiar nos conceitos do artista, como este, para nos mostrar como ela pode ser. A mancha laranja / amarela maior na parte inferior da imagem é uma representação maciçamente glorificada de nosso sol, mostrando sua localização aproximada em relação ao centro. Crédito da imagem: ESA.

Assim, chegamos à segunda resposta à pergunta sobre o que é a Via Láctea. Para os astrônomos, é o nome dado a toda a galáxia em que vivemos, não apenas a parte dela que vemos no céu acima de nós como aquele rio de luz. Se isso parece confuso, devemos reconhecer a necessidade de nossa galáxia ter um nome. Muitas outras galáxias são designadas por números de catálogo em vez de nomes, por exemplo, o Novo Catálogo Geral, publicado pela primeira vez em 1888, que meramente atribui um número sequencial a cada um. Os números do catálogo mais recentes contêm informações de muito mais utilidade para os astrônomos, por exemplo, a localização da galáxia no céu e durante a pesquisa em que ela foi descoberta. Além disso, uma galáxia pode aparecer em mais de um catálogo e, portanto, possuir mais de uma designação. Por exemplo, a galáxia NGC 2470 também é conhecida como 2MFGC 6271.

Essas designações de galáxias certamente não são românticas, desmentindo a beleza estonteante dos objetos aos quais estão ligadas. Mas outras galáxias, particularmente as galáxias mais brilhantes e próximas que aparecem como mais do que apenas manchas difusas de luz em um telescópio, receberam nomes de astrônomos dos séculos 17 e 18 de acordo com sua aparência: o Catavento, o Sombrero, o Girassol, o Cartwheel, charuto e assim por diante. Esses nomes foram atribuídos às galáxias muito antes de haver qualquer levantamento sistemático do céu que tornasse necessário o uso de sistemas de etiquetagem numérica, devido ao grande número de galáxias que os levantamentos descobriram. Com o tempo, as galáxias com esses rótulos descritivos foram incorporadas a vários catálogos, mas muitas ainda são conhecidas por seus nomes. Nossa própria galáxia não aparece em nenhum índice de galáxias. Houve, no entanto, a necessidade de um nome para se referir a ela. Assim, nós a chamamos de “Via Láctea” em vez de “galáxia” ou “nossa galáxia”. Portanto, esse nome se refere tanto ao rio de luz que cruza o céu, que faz parte da nossa galáxia, quanto à galáxia como um todo. Quando não usam o nome, os astrônomos se referem a ela com G maiúsculo (a Galáxia), e todas as outras galáxias com g minúsculo.

Na concepção da Via Láctea deste artista, a localização do sol é mostrada abaixo da barra central, no lado interno do Braço de Orion  (chamado por seu nome ligeiramente datado, Orion Spur). O Braço de Orion fica entre o Braço de Sagitário e o Braço de Perseu. Crédito da Imagem: NASA / JPL / ESO / R. Hurt / Wikimedia Commons.

Nosso sistema solar está localizado a cerca de 2/3 da distância do Centro Galáctico em direção à borda da galáxia. Estamos, na verdade, a 26.000 anos-luz do centro, ou 153.000 trilhões de milhas (246.000 trilhões de km). Sob as estrelas, podemos olhar para o meio da galáxia ou podemos olhar na outra direção, em direção à borda. Quando olhamos para a borda, vemos um braço em espiral da Via Láctea conhecido como Braço de Orion-Cygnus (ou o esporão de Orion): um rio de luz no céu que deu origem a tantos mitos antigos. O sistema solar está apenas na borda interna desse braço espiral. Se olharmos na outra direção, seria natural esperar ser capaz de ver o centro da galáxia, que está localizada na constelação de Sagitário. Mas, infelizmente, não podemos ver isso. O Centro Galáctico está escondido de nós atrás de vastas nuvens de gás escuro que os telescópios operando na luz visível não podem ver. Somente nas últimas décadas os astrônomos foram capazes de perfurar aquela névoa empoeirada com telescópios infravermelhos para revelar o que, ao longo da história humana, foi oculto. Com essas novas adições ao arsenal de instrumentos dos astrônomos, o estudo de cerca de 100 estrelas no centro da galáxia revelou que aquelas nuvens gigantes de poeira escura escondiam um monstro: um buraco negro, denominado Sagitário A *, com uma massa de quatro milhões de vezes o massa do nosso sol.

A Via Láctea vista em diferentes luzes, ou seja, diferentes comprimentos de onda de luz. A visão mais familiar é aquela vista em luz ótica, que é a 3ª imagem de baixo. Aqui, a maior parte da galáxia está obscurecida por nuvens de gás (áreas escuras). Mas olhe na mesma direção na luz infravermelha, e você pode ver através das nuvens (4ª, 5ª e 6ª imagem na parte inferior)! Leia mais sobre essas imagens . Cr´dito da imagem NASA.

Nossa galáxia, a Via Láctea, é uma entre bilhões no universo. Não sabemos exatamente quantas galáxias existem: uma estimativa moderna aumenta enormemente as contagens anteriores para até 2 trilhões. A Via Láctea tem aproximadamente 100.000 anos-luz transversalmente, ou 600.000 trilhões de milhas (950.000 trilhões de km). Não sabemos sua idade exata, mas presumimos que surgiu bem no início do universo junto com a maioria das outras galáxias: talvez um bilhão de anos após o Big Bang. As estimativas de quantas estrelas vivem na Via Láctea variam consideravelmente, mas parece estar entre 100 bilhões e o dobro desse número. Por que há tanta variação? Simplesmente porque é muito difícil contar o número de estrelas na galáxia de nosso ponto de vista aqui na Terra. Imagine estar em uma sala lotada de pessoas e tentar contá-las sem ser capaz de se mover pela sala. De onde você está, tudo o que você pode fazer é uma estimativa, porque as pessoas mais distantes de você estão escondidas pelas mais próximas. Você também não consegue ver o tamanho e a forma da sala; suas paredes estão escondidas de você pela massa de pessoas. É exatamente o mesmo da nossa posição na galáxia.

É essa incapacidade de ver a estrutura da Via Láctea de nossa localização dentro dela que significa que, na maior parte da história humana, nem mesmo reconhecemos que vivemos dentro de uma galáxia. Na verdade, nem mesmo percebemos o que é uma galáxia:  uma vasta cidade de estrelas, separada das outras por distâncias ainda maiores. Sem telescópios, a maioria das outras galáxias no céu eram invisíveis. A olho nu só podemos ver três delas: do hemisfério norte, podemos ver apenas a galáxia de Andrômeda, também conhecida como M31, que fica a cerca de dois milhões de anos-luz de nós e que é de fato o objeto mais distante que podemos ver só com nossos olhos, sob céus escuros. Os céus do hemisfério sul têm as pequenas e grandes nuvens de Magalhães, duas galáxias anãs amorfas orbitando a nossa. Elas são muito maiores e mais brilhantes no céu do que M31 simplesmente porque estão muito mais próximas.

A Galáxia de Andrômeda (M31) é a grande galáxia mais próxima da nossa Via Láctea. Ela é vista aqui com duas galáxias satélites: M32 é o objeto nebuloso compacto localizado à direita do centro da Galáxia de Andrômeda, e M110 é o objeto nebuloso mais estendido no canto superior esquerdo do núcleo da galáxia central. Crédito da imagem via Zolt Levay / Flickr .

Até a década de 1910, a existência de outras galáxias não havia sido confirmada por observação. Por muito tempo, acreditou-se que aquelas manchas difusas de luz que os astrônomos viram através de seus telescópios eram nebulosas, vastas nuvens de gás e poeira perto de nós, e não outras galáxias. Mas o conceito de outras galáxias nasceu antes, no início e em meados do século 18, pelo filósofo e cientista sueco Emanuel Swedenborg e pelo astrônomo inglês Thomas Wright, que aparentemente conceberam a ideia independentemente um do outro. Com base na obra de Wright, o filósofo alemão Immanuel Kant se referiu às galáxias como "universos-ilhas". A primeira evidência observacional veio em 1912 pelo astrônomo americano Vesto Slipher, que descobriu que os espectros das “nebulosas” que ele mediu foram desviados para o vermelho e, portanto, muito mais distantes do que se pensava anteriormente.

E então, Edwin Hubble, através de anos de trabalho árduo no Observatório Mount Wilson, na Califórnia, confirmou na década de 1920 que não vivemos em um local único: nossa galáxia é apenas uma entre talvez trilhões. Hubble chegou a essa conclusão estudando um tipo de estrela conhecida como variável Cefeida, que pulsa com periodicidade regular. O brilho intrínseco de uma variável Cefeida está diretamente relacionado ao seu período de pulsação: medindo quanto tempo leva para a estrela brilhar, desbotar e brilhar novamente, você pode calcular o quão brilhante é, isto é, quanta luz ela emite. Consequentemente, observando o quão brilhante ela parece da Terra, você pode calcular sua distância, da mesma forma que ve faróis de carros distantes à noite pode dizer a que distância o carro está de quão brilhantes suas luzes parecem para você. Você pode avaliar a distância do carro porque sabe que todos os faróis dos carros têm aproximadamente o mesmo brilho.

Um exemplo de estrela variável Cefeida é RS Puppis. O brilho varia em quase um fator de 5 a cada 40 dias. Crédito da imagem via NASA / ESA / Wikimedia Commons .

Uma das grandes conquistas de Edwin Hubble foi encontrar variáveis Cefeidas em M31, a galáxia de Andrômeda. Curvado sob a ocular do enorme telescópio Hooker no ar frio da noite, Hubble a fotografou repetidamente, finalmente encontrando o que procurava naquela espiral distante: estrelas que mudavam de brilho em um período regular. Fazendo os cálculos, Hubble percebeu que M31 não está astronomicamente perto de nós. Está a 2 milhões de anos-luz de distância. É uma galáxia como a nossa, há muito considerada um terço do tamanho da Via Láctea, mas que agora se acredita ter aproximadamente o mesmo tamanho.

Hubble, para quem esta descoberta deve ter sido um choque monumental, presumiu que nossa galáxia não era diferente da M31 e das outras que ele observou, relegando-nos assim a uma posição de menor importância no universo. Isso foi uma revelação e diminuição tão grande de nossa posição no universo quanto quando os humanos passaram a entender que a Terra não é o centro do universo: que nós, junto com os outros planetas que vemos, orbitamos o sol. Não vivemos em um local especial ou privilegiado. O universo não tem quaisquer pontos de vantagem que sejam superiores aos outros. Onde quer que você esteja no universo e olhe para as estrelas, verá a mesma coisa. Suas constelações podem ser diferentes, mas não importa para qual direção você olhe, você vê galáxias se afastando de você em todas as direções conforme o universo se expande, carregando as galáxias junto com ele. Até o trabalho de Slipher e Hubble (e outros), não sabíamos que o universo estava se expandindo e demorou um tempo surpreendentemente longo para que esse fato fosse aceito pela comunidade astronômica. Mesmo Albert Einstein não acreditou, introduzindo uma correção arbitrária em seus cálculos da relatividade que resultaria em um universo estático e não expansível. No entanto, Einstein mais tarde chamou essa correção de o maior erro de sua carreira, quando finalmente aceitou que o universo está se expandindo.

Embora o Hubble tenha nos mostrado que a nossa é apenas uma galáxia entre talvez trilhões, isso não diz aos astrônomos como a Via Láctea seria se você a visse de fora. Sabíamos que tinha braços espirais: aquela faixa de luz no céu era uma prova clara disso. Mas sobre quantos braços espirais existem, ou quão grande é a galáxia, ou quantas estrelas a habitam, essas eram questões ainda sem resposta na década de 1920. Após as descobertas do Hubble, levou a maior parte do século 20 para reunir as respostas a essas perguntas, por meio de uma combinação de trabalho meticuloso com telescópios terrestres e espaciais. Então, se alguém pudesse viajar para fora de nossa galáxia, como seria? Uma analogia padrão o compara a dois ovos fritos grudados lado a lado. A gema do ovo é conhecida como a Galactic Bulge, um enorme globo de estrelas no centro que se estende acima e abaixo do plano da galáxia. Acredita-se que a Via Láctea tenha quatro braços espirais saindo de seu centro como os braços de uma roda de Catherine. Mas esses braços não se encontram de fato no centro: alguns anos atrás, os astrônomos descobriram que a Via Láctea é na verdade uma galáxia espiral barrada, tendo uma "barra" de estrelas correndo em seu centro, a partir da qual os braços espirais se estendem em cada extremidade. Galáxias espirais barradas não são incomuns no universo, então nossa galáxia certamente não é nada fora do comum. Ainda não entendemos, no entanto, como essa barra central se forma.

Esta imagem do Hubble mostra a galáxia NGC 7773, um exemplo de uma galáxia espiral barrada que se acredita ser semelhante à Via Láctea. Sua protuberância se estende em uma estrutura em forma de barra, estendendo-se até as partes internas dos braços espirais da galáxia. Os astrônomos acreditam que uma barra no centro de uma galáxia é um sinal de maturidade da galáxia. As galáxias espirais mais jovens não apresentam estruturas centrais barradas com a mesma frequência que as espirais mais antigas. Crédito da imagem: ESA / Hubble, CC BY 4.0 , Creative Commons .

Há apenas dois anos, outra grande descoberta foi feita: a Via Láctea não é um disco achatado de estrelas, mas tem uma “dobra” que a atravessa como um “S” estendido. Algo deformou o disco. No momento, o dedo aponta para a influência gravitacional da galáxia anã de Sagitário, astronomicamente próxima, uma das talvez vinte pequenas galáxias que orbitam a Via Láctea, como mariposas ao redor de uma chama. Conforme a galáxia de Sagitário orbita lentamente ao nosso redor, sua gravidade atraiu as estrelas de nossa galáxia, criando eventualmente a deformação.

Essas galáxias anãs não são os únicos objetos astronômicos ligados à nossa. A Via Láctea é cercada por um halo de aglomerados globulares, concentrações de estrelas que parecem bolas de golfe difusas, contendo talvez um milhão ou mais de estrelas extremamente antigas.

É altamente provável que continuaremos a fazer mais descobertas importantes sobre a Via Láctea. O estudo de sua natureza e origem está se acelerando à medida que novas ferramentas astronômicas se tornam disponíveis, como a órbita do telescópio Gaia da Agência Espacial Europeia, que está fazendo um mapa tridimensional das estrelas de nossa galáxia com uma precisão extraordinária e sem precedentes: tem como objetivo mapear um bilhão delas. Os dados do Gaia permitem que os astrônomos vejam onde as estrelas estão, em que direção estão se movendo e com que velocidade. Este mapa incrível já está revelando características até então desconhecidas de nossa galáxia: a descoberta da deformação da galáxia pelo Gaia é uma dessas características. É um momento extremamente emocionante para o estudo de nossa galáxia, e as descobertas que estão sendo feitas estão nos dizendo muito sobre não apenas nossa própria galáxia, mas também outras galáxias espirais.

Uma imagem composta do telescópio orbital Gaia, mapeando as estrelas da Via Láctea. Crédito da imagem ESA.

Está tudo muito longe de quando, milhares de anos atrás, nossos ancestrais atribuíram bestas e deuses fantásticos àquele misterioso feixe de luz que viram enquanto ficavam maravilhados sob o céu estrelado.

Resumindo: nossa galáxia, a Via Láctea, é muito mais do que podemos ver da Terra sem instrumentos. Aqui, examinamos a origem do nome, a estrutura e a fascinante história de como nosso conhecimento de nossa própria galáxia se desenvolveu ao longo dos séculos e continua a se desenvolver até hoje.

Fonte: EarthSky