Como sabemos que a Via Láctea é uma galáxia espiral?

Para os humanos, o ato de determinar a forma da galáxia Via Láctea é equivalente a um micróbio que determina a forma da Terra. Somos incapazes de alcançar um ponto de vantagem apropriado para discerni-lo, porque está, naturalmente, fora da galáxia. Examinar uma galáxia de seu exterior revela-nos sua topografia em toda sua volumosa totalidade.Edward Hubble, provavelmente o mais elogiado dos astrônomos, reduziu a estrutura das galáxias em quatro formas básicas: espiral, elíptica, lenticular ou em forma de lente, e irregular. Apesar de modelar várias de nossas casas vizinhas, examinando-as por trás de nossas janelas, é nosso próprio apartamento que não conseguimos rastrear.

Embora não tenhamos mapeado toda a Via Láctea para provar isso, temos algumas pistas que enfaticamente sugerem que ela é moldada em espirais, como as sementes de um girassol. A descoberta sucessiva de cada pista consolidou ainda mais nossa afirmação sobre a forma da galáxia Via Láctea.

Um disco de estrelas

A primeira pista pode ser obtida simplesmente olhando as estrelas gravadas no escuro céu noturno. Em uma região desprovida de poluição do ar, a Via Láctea pode ser observada a olho nu. Enquanto aprecia esta beleza cênica, um observador notaria que as estrelas cintilantes estão alinhadas em uma faixa estreita que se estende pela escuridão. Entre esta faixa está uma protuberância, uma região nebulosa que é menos estreita que a faixa em ambos os lados. A aparência de uma faixa de estrelas tão comprimida sugere que estamos olhando para um disco de ponta. A galáxia existe como um disco achatado com uma protuberância – o centro galáctico – no meio.

Inicialmente, isso me deixou incrédulo; Eu pareço encontrar estrelas onde quer que eu viro meu olhar. No entanto, o disco fica claramente visível se você mapear o céu de centenas de locais diferentes. Na 20 ª século, o astrônomo Jacobus Kapteyn, com a ajuda de vários outros astrônomos, fez o mesmo a partir de mais de 600 locais diferentes. Juntos, eles fotografaram o céu para criar um panorama de alta precisão da Via Láctea.

O arco no qual as estrelas estão concentradas é claramente visível no mapa de Jacobus. Agora, os astrônomos reduziram o ângulo do arco a 15 graus. Além disso, o disco é visível nas imagens clicadas durante a pesquisa do 2MASS, que fotografou a galáxia em luz infravermelha.

Se a galáxia tivesse uma forma diferente, o alinhamento das estrelas também teria sido drasticamente diferente. Por exemplo, se a Via Láctea fosse esférica, as estrelas e seu brilho teriam sido dispersos por todo o céu, não limitados a uma coluna. Considerando que, se sua forma fosse elíptica, de tal forma que estaríamos abaixo ou acima do plano, o céu teria sido dividido de um modo em que um lado seria mais brilhante que o outro.

Velocidades Rotacionais

Outra pista indicando que a forma da nossa galáxia é uma espiral é a maneira pela qual as estrelas que a compõem se movem. Quando os localizamos e medimos suas velocidades, descobrimos que o vetor abriga um componente rotacional que difere do movimento aleatório. Esta é uma característica das galáxias espirais.

Estrelas, como o nosso sol, nascem quando uma nuvem tremendamente densa de gás predominantemente de hidrogênio coalescer sob a força da gravidade. O pó de hidrogênio remanescente ou gás é dispersado pelas chamas da estrela recém-nascida. Quando esta nuvem interage com a luz, ela dispersa os fótons ao acaso, produzindo pontos luminosos nas proximidades da estrela. Pode-se localizar estrelas pesquisando esses pontos, que funcionam como pontos de referência para creches estelares.

Quando os astrônomos localizaram essas manchas, descobriram que as estrelas estão concentradas em galhos em espiral que se projetam de uma luminosidade ofuscante no centro. Nós nos referimos a essas espirais como os “braços” de uma galáxia espiral. Mais de 75 anos de pesquisa envolvendo telescópios de rádio, infravermelho e até mesmo raios-X verificaram sua existência e descobriram que as nuvens espiraladas se estendem por 100.000 anos-luz (o diâmetro do disco) e têm 1.000 anos-luz de espessura. Neste disco suntuoso, nosso magro Sistema Solar está na borda interna de um braço a cerca de 25.000 anos-luz do centro.

O que Jacobus começou será terminado pelo satélite Gaia. Nossos mapas brutos podem em breve ser amassados ​​e arremessados ​​em uma lixeira descartada, pois o satélite está a caminho de construir o maior e mais preciso mapa de estrelas de nossa galáxia. Aspira a mapear aproximadamente 1 bilhão de estrelas, poeira planetária e todas as entidades celestes em detalhes que ainda precisam ser alcançadas.

Após a descoberta dos braços da galáxia, houve um longo debate sobre se a espiral é composta por quatro ou dois deles. Isso foi resolvido pelo WISE da NASA quando confirmou a existência de quatro braços, que chamamos de Norma e Cygnus, Sagitário , Scutum-Crux e Perseus. Além do mais, a galáxia não é apenas uma espiral, mas uma espiral barrada – as espirais não emanam de um ponto circular, como as pétalas de um lírio, mas sim dos dois lados mais curtos de uma barra retangular que descansa no centro da a galáxia.

O teste do pato

A terceira e mais simples maneira de determinarmos a forma da nossa galáxia é nos referindo ao teste do pato. Os físicos de partículas descobrem uma nova partícula, primeiro prevendo sua existência matematicamente. As partículas são tão elusivas e sua existência tão efêmera que até mesmo os detectores mais escrupulosos não conseguem apreendê-las.

O que os físicos fazem é estudar os efeitos da partícula, suas pegadas, depois de evitá-las. Se as pegadas aparecem exatamente como a matemática previa, então deve ser a partícula que elas estavam procurando. Este tipo de raciocínio é declarado de forma caprichosa como “se parece um pato, nada como um pato e grita como um pato, então provavelmente é um pato”.

Da mesma forma, estudamos as propriedades de outras galáxias espirais, como o teor de poeira, a ordem das estrelas e suas velocidades, e as comparamos com o que encontramos em nossa própria galáxia. Aparentemente, os resultados são tão semelhantes quanto a aparência de dois gêmeos. O disco plano, a fricção do gás, o teor de cor e poeira são características que são compartilhadas entre todas as galáxias espirais.

No entanto, para aqueles que ainda não estão convencidos, outro – e o mais lucrativo – método é impulsionar um satélite à velocidade da luz fora da galáxia. O satélite poderia clicar em uma linda foto da galáxia Via Láctea vagabundeando na escuridão que finalmente convenceria os céticos de sua face espiral.

Infelizmente, não só o satélite levaria 10.000 anos para sair da galáxia, mas depois que a imagem fosse clicada, também levaria mais 10.000 anos para chegar até nós. Então, se você pensou que o atraso no serviço em restaurantes o deixou indignado, então sua paciência é colocada em um teste real aqui.

Referências:

1. Universidade de Cornell
2. Universidade do Estado da Pensilvânia
3. NASA.gov