A Via Láctea é a galáxia em que reside a Terra. Parte dela é visível em uma noite clara da Terra, como uma espessa faixa de estrelas se estendendo pelo céu. Podemos ver milhares dessas estrelas a olho nu e muitas mais em um telescópio. Mas quantas estrelas existem na Via Láctea? 

O fotógrafo do céu noturno Amit Ashok Kamble capturou este panorama incrível da Via Láctea na Praia de Pakiri, Nova Zelândia, juntando 10 imagens em um mosaico completo. Imagem enviada em 5 de maio de 2014. Crédito da imagem: Amit Ashok Kamble

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"É uma pergunta surpreendentemente difícil de responder. Você não pode simplesmente sentar e contar estrelas, geralmente, em uma galáxia", disse David Kornreich, professor assistente do Ithaca College em Nova York. Ele foi o fundador do serviço "Ask An Astronomer" na Universidade Cornell.

Mesmo na Galáxia de Andrômeda - que é brilhante, grande e relativamente próxima da Terra, a 2,3 milhões de anos-luz de distância - apenas as estrelas maiores e algumas estrelas variáveis (notadamente as variáveis Cefeidas) são brilhantes o suficiente para brilhar em telescópios daquela distância. Uma estrela do tamanho do Sol seria muito difícil para nós vermos. Assim, os astrônomos estimam, usando algumas das técnicas abaixo.

A estrutura da Via Láctea

A partir de observações, os astrônomos sabem que a Via Láctea é uma galáxia espiral barrada com cerca de 100.000 anos-luz de diâmetro. Uma visão fora da galáxia revelaria uma protuberância central cercada por quatro braços, dois maiores e dois menores. Os principais braços da Via Láctea são conhecidos como Perseu e Sagitário. O sol está localizado em uma das duas esporas menores, que é chamada de Braço de Órion.

A galáxia também tem um enorme halo de gás quente ao seu redor com várias centenas de milhares de anos-luz de diâmetro. Os astrônomos estimam que o halo é tão massivo quanto todas as estrelas da Via Láctea. Muitas das estrelas da Via Láctea, no entanto, são difíceis de ver. Isso porque o centro da galáxia tem uma protuberância galáctica cheia de estrelas, gás e poeira, bem como um buraco negro supermassivo. Esta área é tão espessa com material que mesmo telescópios poderosos não conseguem ver através dela. Os astrônomos não têm certeza de quando e como a protuberância se formou; alguns sugerem que a história inicial da Via Láctea mudou quando a galáxia colidiu com outra.

Os astrônomos costumavam pensar que todas as estrelas do universo estavam localizadas dentro da Via Láctea, mas isso mudou na década de 1920. O astrônomo Edwin Hubble usou uma estrela chamada variável Cefeida para medir distâncias no céu. A partir daí, os astrônomos aprenderam que havia galáxias inteiras no universo separadas da Via Láctea.

Investigação massiva

A principal forma com que os astrônomos estimam as estrelas em uma galáxia é determinando a massa da galáxia. A massa é estimada olhando como a galáxia gira, bem como seu espectro usando espectroscopia.

Todas as galáxias estão se afastando umas das outras e sua luz é deslocada para a extremidade vermelha do espectro porque isso estende os comprimentos de onda da luz. Isso é chamado de "redshift". Em uma galáxia em rotação, no entanto, haverá uma parte que é mais "desviada para o azul" porque essa parte está se movendo ligeiramente em direção à Terra. Os astrônomos também devem saber qual é a inclinação ou orientação da galáxia antes de fazer uma estimativa, que às vezes é simplesmente um "palpite", disse Kornreich.

Uma técnica chamada "espectroscopia de fenda longa" é a melhor para realizar esse tipo de trabalho. Aqui, um objeto alongado como uma galáxia é vista através de uma fenda alongada e a luz é refratada usando um dispositivo como um prisma. Isso quebra as cores das estrelas nas cores do arco-íris.

Algumas dessas cores estarão faltando, exibindo os mesmos "padrões" de partes faltantes de certos elementos da tabela periódica. Isso permite que os astrônomos descubram quais elementos estão nas estrelas. Cada tipo de estrela tem uma impressão digital química única que apareceria em telescópios. (Esta é a base da sequência OBAFGKM que os astrônomos usam para distinguir entre os tipos de estrelas.)

Qualquer tipo de telescópio pode fazer esse tipo de trabalho de espectroscopia. Kornreich costuma usar o telescópio de 200 polegadas do Observatório Palomar do Instituto de Tecnologia da Califórnia, mas acrescentou que quase qualquer telescópio de tamanho suficiente seria adequado.

O ideal seria usar um telescópio em órbita porque a dispersão ocorre na atmosfera da Terra a partir da poluição luminosa e também de eventos naturais, até mesmo algo tão simples como um pôr do sol. O Telescópio Espacial Hubble é um observatório conhecido por esse tipo de trabalho, acrescentou Kornreich. Um observatório sucessor chamado James Webb Space Telescope deve ser lançado em 2021. O desafio, no entanto, é que o Hubble é um telescópio com alta demanda - e o mesmo é esperado de Webb após seu lançamento. Portanto, os observatórios não podem gastar todo o seu tempo estimando a massa da galáxia.

Quanto da massa são estrelas?

Entre diferentes galáxias da mesma massa, pode haver variações quanto aos tipos de estrelas e à massa total. Kornreich advertiu que isso seria muito difícil de falar em geral, mas disse que uma diferença poderia ser olhar para galáxias elípticas versus galáxias espirais como a nossa, a Via Láctea. Galáxias elípticas tendem a ter mais estrelas anãs vermelhas do tipo K e M do que galáxias espirais. Como as galáxias elípticas são mais antigas, elas terão menos gás porque esse gás foi soprado para longe durante sua evolução.

Uma vez que a massa de uma galáxia é determinada, a outra coisa complicada é descobrir quanto dessa massa é feita de estrelas. A maior parte da massa será composta de matéria escura, um tipo de matéria que não emite luz, mas que se acredita constituir a maior parte da massa do universo.

"Você tem que modelar a galáxia e ver se consegue entender qual é a porcentagem dessa massa de estrelas", disse Kornreich. "Em uma galáxia típica, se você medir sua massa olhando para a curva de rotação, cerca de 90 por cento disso é matéria escura."

Com grande parte das "coisas" restantes na galáxia composta de gás difuso e poeira, Kornreich estimou que cerca de 3 por cento da massa da galáxia será composta de estrelas, mas isso pode variar. Além disso, o tamanho das estrelas em si pode variar muito, desde algo que é do tamanho do nosso sol, até algo dezenas de vezes menor ou maior. O número de estrelas é aproximadamente...

Então, há alguma maneira de descobrir quantas estrelas existem com certeza? No final das contas, tudo se resume a uma estimativa. Em um cálculo, a Via Láctea tem uma massa de cerca de 100 bilhões de massas solares, então é mais fácil traduzir isso para 100 bilhões de estrelas. Isso explica as estrelas que seriam maiores ou menores do que nosso sol e faz a média delas. No entanto, a massa é difícil de calcular, outras estimativas dizem que a galáxia tem uma massa entre 400 bilhões e 700 bilhões de massas solares. 

A missão Gaia da Agência Espacial Européia está mapeando a localização de aproximadamente 1 bilhão de estrelas na Via Láctea. A ESA diz que Gaia mapeará 1 por cento do conteúdo estelar da Via Láctea , o que coloca a estimativa do total de estrelas em nossa galáxia em 100 bilhões. O objetivo de Gaia é fazer o melhor mapa tridimensional da Via Láctea de todos os tempos.

A ressalva, disse Kornreich, é que esses números são aproximações. Modelos mais avançados podem tornar a aproximação mais precisa, mas seria muito difícil contar as estrelas uma por uma e dizer com certeza quantas estão na galáxia.

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Referência:     Elizabeth Howell 

HOWELL, Elizabeth. How many stars are in the Milky Way?. Space, 09, jun. 2021. Disponível em: <https://www.space.com/25959-how-many-stars-are-in-the-milky-way.html>. Acesso em: 09, jun. 2021.