O mistério da Via Láctea assombrou as pessoas por muitos séculos. Nos mitos e lendas de muitos povos do mundo, era chamada de Estrada dos Deuses, a misteriosa Ponte Estelar que leva aos céus, o mágico Rio Celestial cheio de leite divino. Acredita-se que foi ele quem quis dizer quando os antigos contos de fadas russos falavam de um rio de leite com margens de gelatina. E os habitantes da antiga Hellas o chamavam de Galaxias kuklos, que significa "círculo de leite". É daí que vem a palavra Galáxia, hoje familiarizada.
Mas, em qualquer caso, a Via Láctea, como tudo o que pode ser visto no céu, foi considerada sagrada. Ele foi adorado, templos foram construídos em sua homenagem. Aliás, poucos sabem que a árvore que enfeitamos para o Ano Novo nada mais é do que um eco daqueles antigos cultos quando a Via Láctea parecia aos nossos ancestrais o eixo do Universo, a Árvore do Mundo, em cujos ramos invisíveis amadurecem os frutos das estrelas. É na véspera do Ano Novo que a Via Láctea "fica" na vertical, como um tronco que surge no horizonte. É por isso que, imitando a árvore celestial, dando frutos eternamente, a árvore terrestre foi enfeitada no início do novo ciclo anual. Eles acreditavam que isso dava esperança para uma colheita futura e o favor dos deuses.
O que é a Via Láctea, por que ela brilha e brilha de maneira não uniforme, então flui ao longo de um amplo canal e, de repente, se divide em dois braços?
A história científica desta questão pode ser contada pelo menos 2.000 anos. Assim, Platão chamou a Via Láctea de uma fenda que conecta os hemisférios celestes, Demócrito e Anaxágoras disseram que as estrelas a iluminam e Aristóteles a explicou por pares luminosos localizados sob a lua. Houve outra sugestão, feita pelo poeta romano Marcus Manilius: talvez a Via Láctea seja o brilho de pequenas estrelas que se fundem. Quão perto ele estava da verdade. Mas era impossível confirmá-lo observando as estrelas a olho nu.
O mistério da Via Láctea foi revelado apenas em 1610, quando o famoso Galileo Galilei apontou seu primeiro telescópio para ela, através do qual ele viu "um imenso aglomerado de estrelas" se fundindo em uma sólida faixa branca a olho nu. Galileu ficou pasmo, percebeu que a heterogeneidade, até mesmo a estrutura esfarrapada da faixa branca, é explicada pelo fato de ela consistir em muitos aglomerados de estrelas e nuvens escuras. Sua combinação cria uma imagem única da Via Láctea. No entanto, por que as estrelas turvas estão concentradas em uma faixa estreita, era impossível entender naquela época.
No movimento das estrelas na Galáxia, os cientistas distinguem fluxos estelares inteiros. As estrelas neles estão conectadas umas às outras. Não confunda fluxos estelares com constelações, cujos contornos muitas vezes podem ser um simples jogo da natureza e representam um grupo conectado apenas quando observados do sistema solar. Na verdade, acontece que na mesma constelação existem estrelas pertencentes a diferentes riachos. Por exemplo, no conhecido balde da Ursa Maior (a figura mais notável desta constelação), apenas cinco estrelas do meio do balde pertencem a um riacho, a primeira e a última em uma figura característica de outro riacho. E ao mesmo tempo, no mesmo riacho com as cinco estrelas do meio, está a famosa Sirius - a estrela mais brilhante do nosso céu, pertencente a uma constelação completamente diferente.
Outro explorador da Via Láctea foi William Herschel no século XVIII. Como músico e compositor, ele se envolveu na ciência das estrelas e na fabricação de telescópios. O último pesava uma tonelada, tinha um diâmetro de espelho de 147 centímetros e um comprimento de tubo de 12 metros. No entanto, a maioria de suas descobertas, que se tornaram uma recompensa natural pela diligência, Herschel fez com um telescópio da metade do tamanho deste gigante.
Uma das descobertas mais importantes, como o próprio Herschel a chamou, foi o Grande Plano do Universo. O método que ele aplicou acabou sendo uma simples contagem das estrelas no campo de visão do telescópio. E, naturalmente, diferentes números de estrelas foram encontrados em diferentes partes do céu. (Havia mais de mil partes do céu onde as estrelas foram contadas.) Com base nessas observações, Herschel concluiu que a forma da Via Láctea já era uma ilha estelar do Universo, à qual o Sol também pertence. Ele até fez um desenho esquemático, que mostra que nosso sistema estelar tem uma forma alongada irregular e se assemelha a uma pedra de moinho gigante. Bem, como essa pedra de moinho envolve nosso mundo com um anel, então, conseqüentemente, o Sol está dentro dela e está localizado em algum lugar próximo à parte central. É assim que Herschel pintou,e essa ideia sobreviveu nas mentes dos cientistas quase até meados do século passado.
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Com base nas conclusões de Herschel e seus seguidores, descobriu-se que o Sol tem uma posição central especial na Galáxia chamada Via Láctea. Essa estrutura era um tanto semelhante ao sistema geocêntrico do mundo, adotado antes da era copernicana, com a única diferença de que antes a Terra era considerada o centro do Universo, e agora o Sol é.
E ainda não ficou claro se existem outras estrelas fora da ilha estelar, caso contrário, nossa Galáxia? Os telescópios de Herschel tornaram possível chegar mais perto de resolver esse mistério. O cientista descobriu muitos pontos fracos de neblina no céu e investigou o mais brilhante deles. Vendo que algumas das manchas solares se desintegram em estrelas, Herschel chegou à ousada conclusão de que elas nada mais são do que outras ilhas estelares, como a nossa Via Láctea, apenas muito distantes. Foi então que sugeriu, para evitar confusão, escrever o nome do nosso Mundo com maiúscula e o resto - com minúscula. A mesma coisa aconteceu com a palavra Galaxy. Quando escrevemos com letra maiúscula, queremos dizer nossa Via Láctea, quando com letra minúscula - todas as outras galáxias. Hoje, os astrônomos chamam a Via Láctea de "rio do leite" visível no céu noturno, e toda a nossa Galáxia,consistindo em centenas de bilhões de estrelas. Assim, esse termo é usado em dois sentidos: em um - quando se fala das estrelas no céu da Terra, no outro - quando se trata da estrutura do Universo.
Os cientistas explicam a presença de ramos espirais na Galáxia por ondas gigantes de compressão e rarefação do gás interestelar movendo-se ao longo do disco galáctico. Devido ao fato de que a velocidade orbital do Sol quase coincidiu com a velocidade das ondas de compressão, ele permaneceu à frente da frente de onda por vários bilhões de anos. Esta circunstância foi de grande importância para o surgimento da vida na Terra.
Os braços espirais contêm muitas estrelas de alta luminosidade e massa. E se a massa de uma estrela for grande, cerca de dez vezes a massa do Sol, ela enfrentará um destino nada invejável, terminando em uma catástrofe cósmica grandiosa - uma explosão chamada explosão de supernova. Nesse caso, o clarão é tão forte que essa estrela brilha como todas as estrelas da Galáxia juntas. Os astrônomos freqüentemente registram tais catástrofes em outras galáxias, mas isso não aconteceu na nossa nos últimos séculos. Quando uma supernova explode, uma onda poderosa de radiação forte é gerada que pode destruir toda a vida no caminho. Talvez seja precisamente por causa da posição única na Galáxia que nossa civilização conseguiu se desenvolver a tal ponto que seus representantes estão tentando conhecer sua ilha estelar. Acontece queque possíveis irmãos em mente podem ser procurados apenas em “recantos” galácticos como os nossos.
Os estudos da nebulosa de Andrômeda desempenharam um papel importante na compreensão da estrutura da "própria" Galáxia. Os pontos de nevoeiro no céu são conhecidos há muito tempo, mas foram considerados manchas que se separaram da Via Láctea ou se fundiram em uma massa sólida por estrelas distantes. Mas um desses pontos, conhecido como nebulosa de Andrômeda, era o mais brilhante e chamava a atenção. Foi comparado a uma nuvem luminosa e a uma chama de vela, e um astrônomo chegou a acreditar que neste lugar a cúpula de cristal dos céus é mais fina do que em outros, e a luz do Reino de Deus flui através dela para a Terra.
A Nebulosa de Andrômeda é realmente uma visão espetacular. Se nossos olhos fossem mais sensíveis à luz, ela nos pareceria não como uma pequena mancha alongada e nebulosa, em algum lugar no quarto do disco lunar (esta é sua parte central), mas como uma formação sete vezes maior que a lua cheia. Mas isso não é tudo. Telescópios modernos vêem a nebulosa de Andrômeda de tal forma que até 70 luas cheias cabem em sua área. Só foi possível entender a estrutura da nebulosa de Andrômeda na década de 20 do século passado. Isso foi feito usando um telescópio com um diâmetro de espelho de 2,5 m pelo astrofísico americano Edwin Hubble. Ele recebeu fotos nas quais ele ostentava, agora não havia dúvida, uma ilha estelar gigante, composta por bilhões de estrelas - outra galáxia. E a observação de estrelas individuais na nebulosa de Andrômeda nos permitiu resolver outro problema - calcular a distância até ela. O fato é que no Universo existem as chamadas Cefeidas - estrelas variáveis, pulsando devido a processos físicos internos que alteram seu brilho. Essas mudanças ocorrem com um determinado período: quanto mais longo o período, maior a luminosidade da Cefeida - a energia liberada pela estrela por unidade de tempo. E a partir dele você pode determinar a distância até a estrela. Por exemplo, as Cefeidas encontradas na nebulosa de Andrômeda permitiram determinar a distância até ela. Acabou sendo enorme - 2 milhões de anos-luz. No entanto, esta é apenas uma das galáxias mais próximas de nós, das quais, como se viu, existem muitas no Universo.quanto maior a luminosidade da Cefeida - a energia liberada pela estrela por unidade de tempo. E a partir dele você pode determinar a distância até a estrela. Por exemplo, as Cefeidas encontradas na nebulosa de Andrômeda permitiram determinar a distância até ela. Acabou sendo enorme - 2 milhões de anos-luz. No entanto, esta é apenas uma das galáxias mais próximas de nós, das quais, como se viu, existem muitas no Universo.quanto maior a luminosidade da Cefeida - a energia liberada pela estrela por unidade de tempo. E a partir dele você pode determinar a distância até a estrela. Por exemplo, as Cefeidas encontradas na nebulosa de Andrômeda permitiram determinar a distância até ela. Acabou sendo enorme - 2 milhões de anos-luz. No entanto, esta é apenas uma das galáxias mais próximas de nós, das quais, como se viu, existem muitas no Universo.
Quanto mais poderosos se tornavam os telescópios, mais claras se delineavam as opções para a estrutura das galáxias observadas pelos astrônomos, que se revelaram bastante incomuns. Entre eles estão os ditos irregulares, que não têm estrutura simétrica, são elípticos e há espirais. Aqui eles parecem ser os mais interessantes e misteriosos. Imagine um núcleo brilhante de onde emergem gigantescos ramos espirais brilhantes. Existem galáxias em que o núcleo é mais pronunciado, enquanto os ramos dominam em outras. Existem também galáxias onde os ramos não saem do núcleo, mas de uma ponte especial - a barra.
Então, a que tipo de nossa Via Láctea pertence? Afinal, estando dentro da Galáxia, é muito mais difícil entender sua estrutura do que observar de lado. A própria natureza ajudou a responder a esta pergunta: as galáxias em relação a nós estão "espalhadas" em várias posições. Alguns podemos ver da borda, outros “planos” e outros ainda de diferentes ângulos.
Por muito tempo, acreditou-se que a galáxia mais próxima de nós era a Grande Nuvem de Magalhães. Hoje se sabe que não é assim. Em 1994, as distâncias cósmicas foram medidas com mais precisão, e uma galáxia anã na constelação de Sagitário assumiu a liderança. No entanto, recentemente essa declaração também teve que ser revisada. Um vizinho ainda mais próximo de nossa galáxia foi descoberto na constelação de Canis Major. Fica a apenas 42 mil anos-luz do centro da Via Láctea.
No total, são conhecidas 25 galáxias que compõem o chamado Sistema Local, ou seja, uma comunidade de galáxias que estão diretamente conectadas entre si por forças gravitacionais. O Sistema Local de Galáxias tem cerca de três milhões de anos-luz de diâmetro. Além de nossa Via Láctea e seus satélites, o Sistema Local também inclui a Nebulosa de Andrômeda, a galáxia gigante mais próxima com seus satélites, e outra galáxia espiral na constelação Triângulo. Ela é voltada para nós "plana". Domina o Sistema Local, é claro, a Nebulosa de Andrômeda. É uma vez e meia mais massiva do que a Via Láctea.
Se as Cefeidas da nebulosa de Andrômeda permitiram entender que ela está muito além da nossa Galáxia, então o estudo das Cefeidas mais próximas permitiu determinar a posição do Sol dentro da Galáxia. O pioneiro aqui foi o astrofísico americano Harlow Shapley. Um dos objetos de seu interesse eram aglomerados de estrelas globulares, tão densos que seu núcleo se fundia em um brilho sólido. A região mais rica em aglomerados globulares está localizada na direção da constelação zodiacal de Sagitário. Eles também são conhecidos em outras galáxias, e esses aglomerados estão sempre concentrados perto dos núcleos galácticos. Se presumirmos que as leis para o Universo são as mesmas, podemos concluir que nossa Galáxia deve ser organizada de maneira semelhante. Shapley encontrou cefeidas em seus aglomerados globulares e mediu a distância até eles. Acabouque o Sol não está localizado no centro da Via Láctea, mas em seus arredores, pode-se dizer, em uma província estelar, a uma distância de 25 mil anos-luz do centro. Então, pela segunda vez depois de Copérnico, a ideia de nossa posição privilegiada especial no Universo foi desmascarada.
Percebendo que estamos na periferia da Galáxia, os cientistas se interessaram por seu centro. Como outras ilhas estelares, esperava-se que tivesse um núcleo de onde emergem ramos espirais. Nós os vemos como a faixa brilhante da Via Láctea, mas - vemos de dentro, da borda. Esses ramos espirais, projetando-se uns sobre os outros, não nos permitem entender quantos são e como estão dispostos. Além disso, os núcleos de outras galáxias brilham intensamente. Mas por que esse brilho não é visível em nossa galáxia, é possível que ela não tenha um núcleo? A solução voltou graças às observações de outros. Os cientistas notaram que nas nebulosas espirais, ao tipo ao qual nossa galáxia também foi atribuída, uma camada escura é claramente visível. Isso nada mais é do que um acúmulo de gás interestelar e poeira. Foram eles que permitiram responder à pergunta - por que não vemos nosso próprio kernel:nosso sistema solar está localizado exatamente em tal ponto da galáxia que nuvens escuras gigantes bloqueiam o núcleo para um observador na Terra. Agora podemos responder à pergunta: por que a Via Láctea se bifurca em dois braços? Como se viu, sua parte central está obscurecida por poderosas nuvens de poeira. Na verdade, existem bilhões de estrelas atrás da poeira, incluindo o centro de nossa galáxia.
Estudos também mostraram que, se a nuvem de poeira não interferisse em nós, os terráqueos observariam um grande espetáculo: um elipsóide gigante e brilhante do núcleo com inúmeras estrelas ocuparia mais de cem luas no céu.
Telescópios operando em tais faixas do espectro de radiação eletromagnética que o escudo de poeira não interfere ajudaram a ver o núcleo galáctico por trás desta nuvem de poeira. Mas a maior parte dessas emissões são aprisionadas pela atmosfera terrestre, portanto, no estágio atual, a astronáutica e a radioastronomia desempenham um papel essencial no conhecimento da Galáxia. Descobriu-se que o centro da Via Láctea brilha bem no alcance do rádio. Os cientistas estavam especialmente interessados na chamada fonte de rádio Sagittarius A * - um objeto na Galáxia que emite ativamente ondas de rádio e raios-X. Hoje pode ser considerado realmente provado que na constelação de Sagitário existe um misterioso objeto espacial - um buraco negro supermassivo. Estima-se que sua massa possa ser igual à massa de 3 milhões de sóis. Este objeto de densidade monstruosa tem um campo gravitacional poderoso,que nem mesmo a luz pode escapar dela.
Naturalmente, o buraco negro em si não brilha em nenhuma faixa, mas a matéria que cai sobre ele emite raios X e permite que você encontre a localização do "monstro" cósmico. É verdade que a radiação de Sagitário A * é mais fraca do que a encontrada nos núcleos de outras galáxias. Talvez isso se deva ao fato de que a queda da matéria não é realizada de forma intensiva, mas quando ocorre, um flash de radiação de raios X é registrado. Uma vez que o brilho do objeto Sagitário A * aumentou literalmente em minutos - isso é impossível para uma grande formação. Portanto, esse objeto é compacto e só pode ser um buraco negro. A propósito, para transformar a Terra em um buraco negro, ela precisa ser comprimida até o tamanho de uma caixa de fósforos.
Em geral, muitas fontes variáveis de raios-X foram descobertas no centro de nossa Galáxia, que são possivelmente buracos negros menores agrupados em torno do supermassivo central. Eles estão sendo observados pelo observatório espacial americano de raios-X "Chandra".
Outra confirmação da presença de um buraco negro supermassivo no centro do núcleo de nossa Galáxia foi fornecida pelo estudo do movimento de estrelas localizadas nas imediações do núcleo. Assim, na faixa do infravermelho, os astrônomos conseguiram observar o movimento de uma estrela que escorregou do centro do núcleo a uma distância desprezível na escala galáctica: apenas três vezes o raio da órbita de Plutão. Os parâmetros da órbita do movimento desta estrela indicam que ela está localizada perto de um objeto invisível compacto com um campo gravitacional monstruoso. Este só pode ser um buraco negro e supermassivo. Sua pesquisa está em andamento.
Surpreendentemente, há poucas informações sobre a estrutura dos braços espirais de nossa galáxia. Pelo aparecimento da Via Láctea, só se pode julgar que a Galáxia tem a forma de um disco. E só com a ajuda de observações da radiação de hidrogênio interestelar - o elemento mais abundante no Universo - foi possível reconstruir em alguma medida a imagem dos braços da Via Láctea. Isso se tornou possível novamente graças a uma analogia: em outras galáxias, o hidrogênio está concentrado apenas ao longo dos braços espirais. Existem também regiões de formação de estrelas - muitas estrelas jovens, aglomerados de poeira e gás - nebulosas de gás e poeira.
Na década de 50 do século passado, os cientistas conseguiram traçar um quadro da distribuição das nuvens de hidrogênio ionizado nas proximidades galácticas do Sol. Descobriu-se que existem pelo menos três áreas que podem ser identificadas com os braços espirais da Via Láctea. Um deles, o mais próximo de nós, os cientistas chamam de braço Orion-Cygnus. O braço mais distante de nós e, portanto, próximo ao centro da Galáxia é chamado de braço Sagitário-Carina, e o braço periférico, braço de Perseu. Mas a vizinhança galáctica explorada é limitada: a poeira interestelar absorve a luz de estrelas distantes e o hidrogênio, de modo que se torna impossível entender o desenho posterior dos ramos espirais.
No entanto, onde a astronomia óptica não pode ajudar, os radiotelescópios vêm em seu socorro. Sabe-se que os átomos de hidrogênio emitem no comprimento de onda de 21 cm. Foi essa radiação que o astrofísico holandês Jan Oort começou a captar. A foto que ele recebeu em 1954 foi impressionante. Os braços espirais da Via Láctea agora podiam ser rastreados a grandes distâncias. Não havia mais dúvidas: a Via Láctea é um sistema estelar em espiral semelhante à nebulosa de Andrômeda. No entanto, ainda não temos uma imagem detalhada do padrão espiral da Via Láctea: seus ramos se fundem e é muito difícil determinar a distância até eles.
Hoje se sabe que nossa Galáxia é um sistema estelar gigante, que inclui centenas de bilhões de estrelas. Todas as estrelas que vemos acima em uma noite clara pertencem à nossa Galáxia. Se pudéssemos nos mover pelo espaço e olhar a Via Láctea de lado, nosso olhar pareceria uma cidade estrela na forma de um enorme disco voador com 100 mil anos-luz de diâmetro. Em seu centro, veríamos um notável espessamento - uma barra - de 20 mil anos-luz de diâmetro, de onde gigantes galhos espirais vão para o espaço.
Apesar do fato de que a aparência do Galaxy sugere um sistema plano, isso não é totalmente verdade. O chamado halo, uma nuvem de matéria rarefeita, se estende ao seu redor. Seu raio atinge 150 mil anos-luz. Em torno da protuberância central e do núcleo estão muitos aglomerados de estrelas globulares de velhas estrelas vermelhas frias. Harlow Shapley os chamou de "esqueleto do corpo" de nossa galáxia. Estrelas frias constituem o chamado subsistema esférico da Via Láctea, e seu subsistema plano, ou seja, braços espirais, é a "juventude estelar". Existem muitas estrelas brilhantes e proeminentes de alta luminosidade.
Estrelas jovens no plano galáctico aparecem devido à presença de uma grande quantidade de poeira e gás ali. Sabe-se que as estrelas nascem devido à compressão da matéria em nuvens de gás e poeira. Então, ao longo de milhões de anos, estrelas recém-nascidas “inflam” essas nuvens e se tornam visíveis. A Terra e o Sol não são o centro geométrico do Mundo - eles estão localizados em um dos cantos silenciosos de nossa Galáxia. E, aparentemente, este local particular é ideal para o surgimento e desenvolvimento da vida.
Por dez anos, os cientistas foram capazes de detectar grandes planetas - do tamanho de Júpiter - em outras estrelas. Hoje são conhecidos cerca de uma centena e meia. Isso significa que esses sistemas planetários estão espalhados pela Galáxia. Armado com telescópios mais poderosos, você pode encontrar planetas tão pequenos como a Terra, e neles, talvez, irmãos em mente.
Todas as estrelas da Galáxia se movem em suas órbitas em torno de seu núcleo. O sol tem sua própria órbita. Para fazer uma revolução completa, o Sol precisa de não menos que 250 milhões de anos, que é um ano galáctico (a velocidade do Sol é de 220 km / s). A Terra já circulou o centro da Galáxia 25-30 vezes. Isso significa que são exatamente esses muitos anos galácticos.
É muito difícil traçar o caminho do Sol pela Via Láctea. Mas os telescópios modernos também podem detectar esse movimento. Em particular, para determinar como a aparência do céu estrelado muda quando o Sol se move em relação às estrelas mais próximas. O ponto em direção ao qual o sistema solar se move é chamado de ápice e está localizado na constelação de Hércules, na fronteira com a constelação de Lyra.
