Galáxias

NGC4414, na constelação de Coma Berenices

        
Uma galáxia é um grande sistema, gravitacionalmente ligado, que consiste de estrelas, remanescentes de estrelas, um meio interestelar de gás e poeira e um importante mas insuficientemente conhecido componente apelidado de matéria escura. A palavra “galáxia” deriva do grego ‘’galaxias’’ (γαλαξίας), literalmente "leitoso", numa referência à nossa galáxia, a Via Láctea.

Exemplos de galáxias variam desde as anãs, com até 10 milhões (10⁷) de estrelas, até gigantes com 100 trilhões (10¹⁴) de estrelas, todas orbitando o centro de massa da galáxia.

As galáxias contêm quantidades variadas de sistemas e aglomerados estelares e de tipos de nuvens interestelares. Entre esses objetos existe um meio interestelar esparso de gás, poeira e raios cósmicos. A matéria escura parece corresponder a cerca de 90% da massa da maioria das galáxias.

Dados observacionais sugerem que podem existir buracos negros supermaciços no centro de muitas, se não todas as galáxias. Acredita-se que eles sejam o impulsionador principal dos núcleos galácticos ativos – região compacta no centro de algumas galáxias que tem uma luminosidade muito maior do que a normal. A Via Láctea parece possuir pelo menos um desses objetos.


Tipos e morfologia das galáxias

Existem três tipos principais de galáxias: elípticas, espirais e irregulares. Uma descrição ligeiramente mais extensa dos tipos de galáxias baseada em sua aparência é dada pela classificação de Hubble. Como esta classificação é totalmente baseada no tipo morfológico visual, ela pode desconsiderar algumas características importantes das galáxias, como a taxa de formação de estrelas (em galáxias starburst) e a atividade no núcleo (em galáxias ativas).

Tipos de galáxias de acordo com a classificação de Hubble. Um “E” indica uma galáxia elíptica, um “S” é uma espiral e “SB” é uma galáxia espiral barrada.

• Elípticas

Galáxia Elíptica NGC1316

O sistema de classificação de Hubble identifica as galáxias elípticas com base em sua elipticidade, variando de E0, quase esféricas, até E7, que são bastante alongadas. Essas galáxias têm um perfil elipsoidal, o que lhes confere uma aparência elíptica independentemente do ângulo de visão. A sua aparência mostra pouca estrutura e elas têm tipicamente pouca matéria interestelar. Consequentemente, essas galáxias também possuem uma porção pequena de aglomerados abertos e uma taxa reduzida de formação de novas estrelas. Em vez disso, elas são geralmente dominadas por estrelas mais velhas e evoluídas, que orbitam o centro comum de gravidade em direções aleatórias. Neste sentido, elas têm alguma similaridade com os muito menores aglomerados globulares.

As maiores galáxias são elípticas gigantes. Acredita-se que muitas galáxias elípticas se formam devido à interação de galáxias, resultando em colisões e junções. Elas podem crescer a tamanhos enormes (comparados com os das galáxias espirais, por exemplo), e galáxias elípticas gigantes são frequentemente encontradas perto do núcleo de grandes aglomerados de galáxias. Galáxias starburst são o resultado de uma colisão galáctica, que pode levar à formação de uma galáxia elíptica.

• Espirais

Galáxia Espiral M51

Galáxias espirais consistem de um disco giratório de estrelas e meio interestelar, juntamente com um bulbo central destacado, composto geralmente de estrelas mais velhas. Estendendo-se para fora deste bulbo existem braços relativamente brilhantes. Na classificação de Hubble, as galáxias espirais são indicadas como tipo S, seguido por uma letra (a, b ou c) que indica o grau de aperto dos braços espirais e o tamanho do bulbo central. Uma galáxia Sa tem braços apertados e pouco definidos, com uma região de núcleo relativamente grande. No outro extremo, uma galáxia Sc tem braços abertos e bem definidos e uma pequena região de núcleo. Uma galáxia com braços pouco definidos é às vezes chamada de galáxia espiral floculenta, em contraste com as galáxias espirais de grande desenho, que têm braços espirais proeminentes e bem definidos.

Em galáxias espirais, os braços têm a forma aproximada de espirais logarítmicas, um padrão que pode ser teoricamente demonstrado como resultado de uma perturbação em uma massa de estrelas girando uniformemente. Como as estrelas, os braços espirais giram em torno do centro da galáxia, mas eles o fazem com velocidade angular constante. Acredita-se que os braços espirais sejam áreas de matéria de alta densidade, ou "ondas de densidade". À medida que as estrelas se movem através de um braço, a velocidade espacial de cada sistema estelar é modificada pela força gravitacional da maior densidade e a velocidade retorna ao normal depois que a estrela sai pelo outro lado do braço. Este efeito é similar a uma “onda” de desacelerações movendo-se ao longo de uma rodovia cheia de carros em movimento. Os braços são visíveis porque a alta densidade facilita a formação de estrelas, portanto eles abrigam muitas estrelas jovens e brilhantes.

A maioria das galáxias espirais possui uma faixa linear de estrelas em forma de barra que se estende para fora de cada lado do núcleo e depois se junta à estrutura do braço espiral. Na classificação de Hubble, elas são designadas por um SB, seguido de uma letra minúscula (a, b ou c) que indica a forma do braço espiral, da mesma forma como são categorizadas as galáxias espirais normais. Acredita-se que as barras sejam estruturas temporárias que podem ocorrer como resultado de uma onda de densidade irradiando-se para fora do núcleo, ou devido a uma interação de maré com outra galáxia. Muitas galáxias espirais barradas são ativas, possivelmente como resultado de gás sendo canalizado para o núcleo ao longo dos braços.

• Espiral Barrada

Galáxia Espiral Barrada NGC 1300

Uma galáxia espiral barrada (SB) é uma galáxia espiral com uma banda central de estrelas brilantes, que se estendem de um lado a outro da galáxia. Os braços espirais parecem surgir do final da "barra" mestre, enquanto que nas galáxias espirais parecem surgir do núcleo.

A Via Láctea é uma grande galáxia espiral barrada em forma de disco, com cerca de 30 mil parsecs de diâmetro e mil parsecs de espessura. Ela contém cerca de 200 bilhões de estrelas. e tem uma massa total de 600 bilhões de vezes a massa do Sol.

• Outras Morfologias

Objeto de Hoag-Galáxia em anel

Galáxias peculiares são formações galácticas que desenvolvem propriedades não usuais devido a interações de maré com outras galáxias. Um exemplo disto é a galáxia em anel, que possui uma estrutura de estrelas e meio interestelar em forma de anel, circundando um núcleo vazio. Acredita-se que uma galáxia em anel acontece quando uma galáxia pequena passa pelo núcleo de uma galáxia espiral. Um evento desses pode ter afetado a Galáxia de Andrômeda, uma vez que ela apresenta uma estrutura multi-anel quando observada pela radiação infravermelha. Uma galáxia lenticular é uma forma intermediária que possui propriedades tanto de galáxias elípticas quanto de espirais. Elas são categorizadas como tipo S0 na classificação de Hubble e possuem braços espirais mal definidos, com um halo elíptico de estrelas. Galáxias lenticulares barradas são denominadas Sb0 na classificação de Hubble.

NGC 5866-Galáxia lenticular

Além das classificações mencionadas acima, existe um número de galáxias que não podem ser prontamente classificadas na morfologia espiral ou elíptica. Essas são classificadas como galáxias irregulares. Uma galáxia Irr-I possui alguma estrutura, mas não se alinha adequadamente com a classificação de Hubble. Galáxias Irr-II não possuem qualquer estrutura que se pareça com a classificação de Hubble e podem ter sido rompidas. Exemplos próximos de galáxias irregulares (anãs) são as Nuvens de Magalhães.






Interação entre as galáxias

As galáxias NGC4038 e NGC4039

As interações entre as galáxias ocorrem frequentemente, e pequenas distâncias resultam em deformações devido a interações de maré e podem causar trocas de gás e poeira.

Há um grande espaço entre as galáxias. Andrômeda, por exemplo, está a uma distância maior que 2,5 milhões de anos-luz da Via Lactea, porém, ainda assim, elas podem se colidir (assim como ocorrerá entre Andrômeda e a Via Láctea em um futuro muito distante).

Colisões ocorrem quando duas galáxias passam diretamente uma através da outra e têm suficiente momento relativo para não se juntarem. As estrelas dentro dessas galáxias que interagem tipicamente passam direto sem colidirem, entretanto o gás e a poeira dentro das duas formas vão interagir. Isto pode aumentar a taxa de formação de estrelas, na medida em que o meio interestelar é rompido e comprimido. Uma colisão pode distorcer severamente a forma de uma ou de ambas as galáxias, formando barras, anéis ou estruturas similares a caudas.

No extremo das interações estão as junções de galáxias. Neste caso, o momento relativo das duas galáxias é insuficiente para permitir que passem uma dentro da outra. Em vez disso, elas gradualmente se juntam para formar uma única galáxia maior. As junções podem resultar em mudanças significativas da morfologia, se comparada às das galáxias originais. Quando uma das galáxias tem massa muito maior, entretanto, o resultado é conhecido como canibalismo. Neste caso, a galáxia maior permanece relativamente inalterada pela junção, enquanto a menor é rasgada em pedaços. A Via Láctea está atualmente no processo de canibalizar a Galáxia Anã Elíptica de Sagitário e a Galáxia Anã do Cão Maior.


Starbust

M82 possui uma taxa de formação de estrelas 10x maior do que o comum

As estrelas são criadas no interior de galáxias a partir de uma reserva de gás frio que se transforma em nuvens moleculares gigantes. Observou-se que estrelas se formam numa taxa excepcional em algumas galáxias, as quais são chamadas starburst. Se elas continuassem nesse comportamento, entretanto, elas consumiriam sua reserva de gás em um tempo menor do que o tempo de vida de uma galáxia. Logo, a atividade de nascimento de estrelas dura normalmente cerca de dez milhões de anos, um período relativamente breve na história de uma galáxia. As galáxias starburst eram mais comuns no início da história do universo e estima-se que, atualmente, ainda contribuem com 15% da taxa total de produção de estrelas.

As galáxias starburst se caracterizam pela concentração de gás e poeira e pela aparição de novas estrelas, inclusive estrelas massivas que ionizam as nuvens circundantes, criando regiões HII. Essas estrelas massivas produzem supernovas, resultando em remanescentes em expansão que interagem fortemente com o gás circundante. Essas explosões provocam uma reação em cadeia de criação de estrelas que se espalha por toda a região gasosa. Somente quando o gás disponível foi quase todo consumido ou disperso a atividade de criação de estrelas chega ao fim.

A criação de estrelas está frequentemente associada com a junção ou interação de galáxias. Um exemplo típico de uma interação formadora de estrelas é M82, que passou por uma aproximação com a maior M81. Galáxias irregulares frequentemente exibem núcleos espaçados de atividade de formação de estrelas.


A Via Láctea

A Galáxia da Via Láctea ou (ou somente Via Láctea), é uma galáxia espiral (porém, estudos recentes já apontam que na verdade a Via Láctea seja uma espiral barrada) onde se encontra o Sistema Solar. É uma estrutura constituída por cerca de duzentos bilhões de estrelas (algumas estimativas colocam esse número no dobro, em torno de quatrocentos bilhões) e tem uma massa de cerca de um trilhão e 750 bilhões de massas solares. Sua idade está calculada entre 13 e 13,8 bilhões de anos, embora alguns autores afirmem estar na faixa de quatorze bilhões de anos.

Não é possível obter uma foto de um ponto de vista externo da Via Láctea, uma vez que estamos dentro dela, porém, abaixo segue uma imagem que é obviamente de uma outra galáxia, mas que podemos usá-la de base para exemplificar a nossa. A Via Láctea tem um diâmetro aproximado de 100 mil anos-luz, e a posição do nosso Sistema Solar está a cerca de 27 mil anos-luz de seu centro.

A Via Láctea é formada por 4 braços maiores - Perseu, Norma, Crux-Scutum e Carina-Sagitário - e os braços menores de Órion e Cignus. O Sistema Solar está localizado no braço de Órion, como vemos melhor na imagem abaixo:

Cada vez mais, astrônomos do mundo todo descobrem novas galáxias todos os dias, e como as distâncias entre elas são inimagináveis, o que nos resta é contemplar sua beleza, pelo menos por enquanto.