O QUE SÃO AS GALÁXIAS? (Cap. 01 livro "Galáxias. Coleção Mundos Sem Fim)

O QUE SÃO AS GALÁXIAS?

As galáxias são enormes sistemas de estrelas, planetas, gás e poeira cósmica que estão unidos pela gravidade. Elas existem em uma vasta variedade de formas e tamanhos, desde pequenas galáxias anãs com apenas algumas centenas de milhões de estrelas até gigantescas galáxias elípticas com trilhões de estrelas. As galáxias são os principais componentes do universo visível e podem ser encontradas em todos os lugares do espaço, desde aglomerados gigantes que contêm milhares de galáxias até regiões vazias e isoladas do espaço intergaláctico.

A grandiosidade do universo pode ser vista imagem do céu profundo feita pelo telescópio espacial James Webb. Na imagem as estrelas azuis com oito raios de luz estão localizadas na nossa galáxia Via Láctea. Já os demais pontos brilhantes são outras milhares de galáxias possuindo cada uma bilhões de estrelas. (Fonte: NASA, ESA, CSA, STScl)

As galáxias se formaram a partir de enormes nuvens de gás e poeira cósmica que colapsaram sob sua própria gravidade. À medida que a nuvem de gás se contrai, a temperatura e a pressão no centro aumentam, o que leva à formação de estrelas. Conforme mais e mais estrelas se formam, elas se unem e começam a se mover em conjunto sob a influência da gravidade, formando uma galáxia.

Uma rosa feita de galáxias (Imagem pelo telescópio Hubble em 2011).

Obtida em 2011, essa imagem apresenta uma visão floral do espaço, que é formada pela interação entre duas galáxias. Os cientistas acreditam que a menor delas se moveu através da maior, resultando nesta linda imagem de uma rosa.

Um dos grandes e mais importantes cientistas do século XX, Stephen Hawking, teve um papel fundamental nas explicações sobre a formação das galáxias, sendo essa suas áreas de estudo, e ele propôs ideias interessantes sobre o assunto. Hawking acreditava que as galáxias se formam a partir de pequenas flutuações no universo primordial. Essas flutuações seriam causadas pela radiação cósmica de fundo, que é a luz remanescente do Big Bang, e que teria criado pequenas variações na densidade do universo. Com o tempo, essas variações teriam se ampliado, criando regiões com maior densidade de matéria, que atrairiam ainda mais matéria gravitacionalmente. Esse processo levaria à formação de aglomerados de galáxias.

Uma das ideias mais interessantes de Hawking sobre a formação das galáxias é a ideia de que a matéria escura teria um papel fundamental nesse processo. Segundo ele, a matéria escura é responsável por atrair a matéria comum através da força da gravidade, formando as estruturas que vemos no universo. Essa hipótese é baseada em observações astronômicas que mostram que a maior parte da massa do universo é composta por matéria escura.

Galáxia Centaurus A, imagem obtida pelo telescópio Hubble. Os cientistas acreditam que esta já foi uma galáxia elíptica e que após colidir com outra galáxia adquiriu esta forma que vemos hoje.

Hawking também propôs que as galáxias poderiam se fundir, criando novas estruturas ainda maiores. Essa hipótese é consistente com as observações de galáxias em interação, que mostram que muitas delas estão em processo de fusão. Ele argumentou que, com o tempo, a maioria das galáxias acabaria se fundindo em grandes aglomerados de galáxias, que seriam os objetos mais massivos do universo.

As galáxias podem crescer e evoluir ao longo do tempo através de colisões e fusões com outras galáxias, e muitas vezes têm buracos negros supermassivos em seus centros que podem ter um papel fundamental na sua evolução. Em nossa própria galáxia, a Via Láctea, o Sol é apenas uma das cerca de 100 a 400 bilhões de estrelas que giram em torno de Sagitário A, um buraco negro super massivo que contém tanta massa quanto quatro milhões de sóis.

Imagem da nossa galáxia Via Láctea em concepção artística da NASA/JPL-Caltech/R.Hurt(SSC), mostrando através da seta amarela a localização do nosso Sol.

Quanto mais profundamente olhamos para o universo, mais galáxias podemos ver. Um estudo de 2016 estimou que o universo observável contém dois trilhões de galáxias. Alguns desses sistemas distantes são semelhantes à nossa própria galáxia, a Via Láctea, enquanto outros são bem diferentes.

A Via Láctea é uma galáxia espiral barrada que contém centenas de bilhões de estrelas, planetas, gás e poeira. Ela tem um diâmetro de cerca de 100.000 anos-luz e uma espessura de cerca de 1.000 anos-luz. A estrutura da Via Láctea é dividida em várias regiões distintas, incluindo o bojo galáctico, o disco galáctico, o halo galáctico e a barra central. O disco é constituído por bilhões de estrelas, poeira e gases, sendo responsável por definir o formato de espiral. O bojo fica na região central, é circular e possui as estrelas mais velhas, de cor avermelhada. Já o halo tem aglomerados de estrelas muito antigos, que envolvem toda a Via Láctea.

Telescópio James Webb

Telescópios como o JWST são como máquinas do tempo. Quando olham para grandes distâncias, eles também estão olhando para o passado. A luz capturada revela os objetos quando aparecem e brilharam pela primeira vez, que pode ser de milhões ou bilhões de anos atrás.

A descoberta das galáxias como sistemas exteriores à Via Láctea aconteceu em 1923, como consequência das pesquisas realizadas por Edwin Hubble com a galáxia de Andrômeda, utilizando o telescópio de 2.5 metros de Mount Wilson, Califórnia, Estados Unidos. Anteriormente todos os objetos extensos, galáxias, aglomerados estelares, nebulosas planetárias eram classificadas como nebulosas.

O Telescópio Espacial Hubble é um dos mais famosos e importantes instrumentos científicos já construídos. Lançado em 1990, ele orbita a Terra a cerca de 600 quilômetros acima da superfície, fora da atmosfera terrestre, o que lhe permite capturar imagens incrivelmente nítidas e detalhadas do espaço profundo. Desde então, ele tem sido uma fonte inestimável de descobertas e informações, revolucionando nossa compreensão do universo e nos permitindo ver objetos que jamais seriam visíveis a partir de telescópios terrestres.

Telescópio Hubble.

O Hubble tem uma série de instrumentos a bordo, incluindo câmeras avançadas e espectrógrafos, que lhe permitem capturar imagens em luz visível, infravermelha e ultravioleta. Ele é capaz de observar objetos a milhões ou mesmo bilhões de anos-luz de distância, fornecendo informações vitais sobre a idade, composição e história do universo. O Hubble também tem sido usado para estudar objetos em nosso próprio sistema solar, incluindo planetas, asteroides e cometas.

Desde o seu lançamento, o Hubble tem feito muitas descobertas notáveis, incluindo a medição da expansão acelerada do universo e a descoberta de buracos negros supermassivos no centro das galáxias. Também tem sido usado para obter algumas das imagens mais icônicas e espetaculares do espaço, como a imagem da Nebulosa do Caranguejo e a foto do Pilar da Criação. O Hubble é frequentemente usado por astrônomos e cientistas espaciais em todo o mundo, e continua a ser uma das ferramentas mais importantes para a exploração do universo.

Imagem do aglomerado globular 47 Tucannae, feita pelo telescópio Hubble. O Aglomerado globular 47 Tucanae é um dos aglomerados mais brilhantes e espetaculares do céu noturno. Localizado na constelação do Tucano, na Via Láctea, é composto por cerca de um milhão de estrelas que estão unidas pela gravidade em uma esfera com cerca de 120 anos-luz de diâmetro. O aglomerado tem cerca de 13 bilhões de anos e é um dos mais antigos objetos conhecidos no universo. É também um dos aglomerados mais estudados pelos astrônomos, devido à sua proximidade e brilho, o que o torna um objeto de estudo ideal para a compreensão da evolução estelar e da formação de aglomerados globulares.

Imagem da Galáxia Fantasma M74 em óptica combinada do Hubble e imagem de infravermelho médio do JWST. (Fonte: Drake, 2023, National Geographic Brasil).

Outra imagem incrível capturada pelo Hubble é a do Aglomerado de Galáxias Abell 370. Essa imagem revela a presença de várias galáxias distantes, algumas das quais estão a bilhões de anos-luz de distância da Terra. Através da análise dessas galáxias, os cientistas são capazes de estudar a expansão do universo e a natureza da matéria escura.

Aglomerado de Galáxias Abell 370. Foto: NASA, ESA.

Abell 370 deforma o espaço a sua volta. Foto: NASA.

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Jamila Mafra