Até certo ponto, sabemos mais sobre sistemas estelares distantes do que sobre nossa própria Galáxia - a Via Láctea. É mais difícil estudar sua estrutura do que a estrutura de quaisquer outras galáxias, porque você tem que estudá-la de dentro, e muitas coisas não são tão fáceis de ver. Nuvens de poeira interestelar absorvem luz de uma miríade de estrelas distantes.
Somente com o desenvolvimento da radioastronomia e o advento dos telescópios infravermelhos os cientistas foram capazes de entender como nossa galáxia funciona. Mas muitos detalhes permanecem obscuros até hoje. Até mesmo o número de estrelas na Via Láctea é estimado aproximadamente. Os mais recentes guias eletrônicos ligam para números de 100 a 300 bilhões de estrelas.
Não faz muito tempo, acreditava-se que nossa Galáxia tinha 4 braços grandes. Mas em 2008, astrônomos da Universidade de Wisconsin publicaram os resultados do processamento de cerca de 800.000 imagens infravermelhas obtidas pelo Telescópio Espacial Spitzer. Sua análise mostrou que a Via Láctea tem apenas dois braços. Quanto às outras mangas, são apenas ramos laterais estreitos. Portanto, a Via Láctea é uma galáxia espiral com dois braços. Deve-se notar que a maioria das galáxias espirais conhecidas por nós também têm apenas dois braços.
“Graças ao telescópio Spitzer, temos a oportunidade de repensar a estrutura da Via Láctea, - disse o astrônomo Robert Benjamin, da Universidade de Wisconsin, falando na conferência da American Astronomical Society. “Estamos refinando nossa compreensão da Galáxia da mesma forma que séculos atrás, quando os descobridores viajaram ao redor do globo, eles refinaram e repensaram ideias anteriores sobre a aparência da Terra.”
Desde o início da década de 90 do século XX, as observações realizadas na faixa do infravermelho vêm mudando cada vez mais nosso conhecimento da estrutura da Via Láctea, pois os telescópios infravermelhos permitem olhar através de nuvens de gás e poeira e ver o que é inacessível aos telescópios convencionais.
2004 - A idade de nossa galáxia foi estimada em 13,6 bilhões de anos. Ele surgiu logo após o Big Bang. No início, era uma bolha de gás difusa contendo principalmente hidrogênio e hélio. Com o tempo, ele se transformou em uma enorme galáxia espiral na qual vivemos agora.
características gerais
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Mas como foi a evolução de nossa Galáxia? Como se desenvolveu - lentamente ou, ao contrário, muito rapidamente? Como ela estava saturada de elementos pesados? Como a forma da Via Láctea e sua composição química mudaram ao longo de bilhões de anos? Os cientistas ainda não forneceram respostas detalhadas a essas perguntas.
Nossa galáxia tem cerca de 100.000 anos-luz de comprimento, e a espessura média do disco galáctico é de cerca de 3.000 anos-luz (a espessura de sua parte convexa - o bojo - chega a 16.000 anos-luz). No entanto, em 2008, o astrônomo australiano Brian Gensler, após analisar os resultados das observações dos pulsares, sugeriu que o disco galáctico é provavelmente duas vezes mais grosso do que comumente se acredita.
Nossa galáxia é grande ou pequena para os padrões cósmicos? Para efeito de comparação, a Nebulosa de Andrômeda, a grande galáxia mais próxima de nós, tem aproximadamente 150.000 anos-luz de diâmetro.
No final de 2008, pesquisadores estabeleceram por métodos de radioastronomia que a Via Láctea está girando mais rápido do que se pensava. A julgar por este indicador, sua massa é aproximadamente uma vez e meia maior do que comumente se acreditava. De acordo com várias estimativas, varia de 1,0 a 1,9 trilhão de massas solares. Mais uma vez, para comparação: a massa da nebulosa de Andrômeda é estimada em pelo menos 1,2 trilhão de massas solares.
Estrutura das galáxias
Portanto, a Via Láctea não é inferior em tamanho à nebulosa de Andrômeda. “Não devemos mais tratar nossa galáxia como a irmãzinha da nebulosa de Andrômeda”, disse o astrônomo Mark Reid, do Centro Smithsonian de Astrofísica da Universidade de Harvard. Ao mesmo tempo, como a massa de nossa galáxia é maior do que o esperado, sua força gravitacional também é maior, o que significa que a probabilidade de sua colisão com outras galáxias em nossa vizinhança aumenta.
Buraco negro
Nossa galáxia é cercada por um halo globular que atinge 165.000 anos-luz de diâmetro. Os astrônomos às vezes se referem ao halo como a "atmosfera galáctica". Ele contém aproximadamente 150 aglomerados globulares, bem como um pequeno número de estrelas antigas. O resto do espaço do halo é preenchido com gás rarefeito, bem como matéria escura. A massa deste último é estimada em cerca de um trilhão de massas solares.
Os braços espirais da Via Láctea contêm enormes quantidades de hidrogênio. É aqui que as estrelas continuam a nascer. Com o tempo, estrelas jovens deixam os braços das galáxias e "migram" para o disco galáctico. No entanto, as estrelas mais massivas e brilhantes não vivem o suficiente, portanto, não têm tempo para se afastar de seu local de nascimento. Não é por acaso que os braços de nossa galáxia brilham tanto. A maior parte da Via Láctea é composta de estrelas pequenas, não muito massivas.
A parte central da Via Láctea está localizada na constelação de Sagitário. Esta área é cercada por nuvens escuras de gás e poeira, além das quais nada pode ser visto. Somente a partir da década de 1950, usando os meios da radioastronomia, os cientistas foram capazes de ver gradualmente o que está lá. Nesta parte da Galáxia, uma poderosa fonte de rádio foi descoberta, chamada Sagitário A. As observações mostraram que uma massa está concentrada aqui, excedendo a massa do Sol em vários milhões de vezes. A explicação mais aceitável para esse fato só é possível: há um buraco negro no centro de nossa galáxia.
Agora, por algum motivo, ela deu um tempo para si mesma e não mostra muita atividade. O influxo de matéria aqui é muito escasso. Talvez com o tempo, o buraco negro tenha apetite. Em seguida, ele voltará a absorver o véu de gás e poeira que o envolve, e a Via Láctea entrará na lista de galáxias ativas. É possível que antes disso, no centro da Galáxia, estrelas comecem a aparecer vigorosamente. É provável que tais processos sejam repetidos regularmente.
2010 - Astrônomos americanos usando o Telescópio Espacial Fermi, projetado para observar as fontes de radiação gama, descobriram duas estruturas misteriosas em nossa Galáxia - duas bolhas enormes emitindo radiação gama. Cada um deles tem em média 25.000 anos-luz de diâmetro. Eles se espalham do centro da Galáxia nas direções norte e sul. Talvez estejamos falando sobre os fluxos de partículas que já foram emitidos por um buraco negro no meio da Galáxia. Outros pesquisadores acreditam que estamos falando de nuvens de gás que explodiram quando as estrelas nasceram.
Várias galáxias anãs estão localizadas ao redor da Via Láctea. As mais famosas são as Grandes e Pequenas Nuvens de Magalhães, que estão conectadas à Via Láctea por uma espécie de ponte de hidrogênio, uma enorme coluna de gás que se estende por trás dessas galáxias. Foi denominado "Corrente de Magalhães". Ele abrange cerca de 300.000 anos-luz. Nossa galáxia envolve constantemente as galáxias anãs mais próximas, em particular, a galáxia Sagitarius, que está localizada a 50.000 anos-luz do centro galáctico.
Resta acrescentar que a Via Láctea e a nebulosa de Andrômeda estão se movendo uma em direção à outra. Presumivelmente, em 3 bilhões de anos, as duas galáxias se fundirão para formar uma galáxia elíptica maior, que já foi chamada de "Mel Láctea".
A origem da Via Láctea
Por muito tempo, acreditou-se que a Via Láctea se formou gradualmente. 1962 - Olin Eggen, Donald Linden-Bell e Allan Sandage propuseram uma hipótese que ficou conhecida como o modelo ELS (nomeado após as letras iniciais de seus sobrenomes). Segundo ela, uma nuvem de gás homogênea uma vez girou lentamente no lugar da Via Láctea. Parecia uma bola e tinha aproximadamente 300.000 anos-luz de diâmetro, consistindo principalmente de hidrogênio e hélio. Sob a influência da gravidade, a protogaláxia encolheu e tornou-se plana; ao mesmo tempo, sua rotação acelerou visivelmente.
Nebulosa de Andrômeda
Por quase duas décadas, esse modelo convinha aos cientistas. Mas as novas observações mostraram que a Via Láctea não poderia ter surgido como os teóricos ditaram.
De acordo com este modelo, um halo é formado primeiro e, em seguida, um disco galáctico. Mas o disco também contém estrelas muito antigas, por exemplo, a gigante vermelha Arcturus, cuja idade é superior a 10 bilhões de anos, ou várias anãs brancas da mesma idade.
Aglomerados globulares foram encontrados no disco galáctico e no halo que são mais jovens do que o modelo ELS sugere. Obviamente, eles são engolidos por nossa galáxia posterior.
Muitas estrelas no halo giram em uma direção diferente da Via Láctea. Talvez eles também já tenham estado fora da Galáxia, mas então foram atraídos para este "vórtice estelar" - como um nadador acidental em um redemoinho.
1978 Leonard Searle e Robert Zinn propuseram seu próprio modelo para a formação da Via Láctea. Foi denominado "modelo SZ". Agora, a história da Galáxia se tornou muito mais complicada. Não faz muito tempo, na mente dos astrônomos, sua juventude era descrita simplesmente como, na opinião dos físicos, movimento translacional retilíneo. A mecânica do que estava acontecendo era claramente visível: havia uma nuvem homogênea; consistia apenas em espalhar gás uniformemente. Nada, por sua presença, complicou os cálculos dos teóricos.
Agora, em vez de uma nuvem enorme nas visões dos cientistas, várias nuvens pequenas e fantasmagoricamente dispersas apareceram ao mesmo tempo. Entre eles estavam as estrelas; no entanto, eles estavam localizados apenas no halo. Tudo dentro da auréola fervilhava: as nuvens colidiram; as massas de gás foram misturadas e compactadas. Com o tempo, um disco galáctico foi formado a partir dessa mistura. Novas estrelas começaram a aparecer nele. Mas esse modelo foi criticado posteriormente.
Era impossível entender o que conectava o halo e o disco galáctico. Esse disco espessado e o envelope estelar esparso em torno dele tinham pouco em comum. Depois que Searle e Zinn fizeram seu modelo, descobriu-se que o halo estava girando muito lentamente para formar um disco galáctico. A julgar pela distribuição dos elementos químicos, este último surgiu do gás protogaláctico. Finalmente, o momento angular do disco acabou sendo 10 vezes maior do que o do halo.
O segredo é que ambos os modelos contêm um pouco de verdade. O problema é que eles são muito simples e unilaterais. Ambos agora parecem fragmentos da mesma receita com a qual a Via Láctea foi criada. Eggen e seus colegas leram algumas linhas desta receita, Searle e Zinn algumas outras. Portanto, tentando repensar a história de nossa Galáxia, de vez em quando notamos linhas familiares que já foram lidas uma vez.
Via Láctea. Modelo de computador
Então, tudo começou logo após o Big Bang. “Hoje é geralmente aceito que as flutuações na densidade da matéria escura deram origem às primeiras estruturas - os chamados halos escuros. Graças à força da gravidade, essas estruturas não se desintegraram”, observa o astrônomo alemão Andreas Burkert, autor de um novo modelo do nascimento da Galáxia.
Halos escuros se tornaram os embriões - núcleos - das futuras galáxias. Gás acumulado ao redor deles sob a influência da gravidade. Ocorreu um colapso homogêneo, como o modelo ELS o descreve. Já 500-1000 milhões de anos após o Big Bang, os aglomerados de gás que circundavam os halos escuros tornaram-se "incubadoras" de estrelas. Pequenas protogaláxias apareceram aqui. Em densas nuvens de gás, surgiram os primeiros aglomerados globulares, porque as estrelas nasceram aqui centenas de vezes mais frequentemente do que em qualquer outro lugar. As protogaláxias colidiram e se fundiram - é assim que grandes galáxias se formaram, incluindo nossa Via Láctea. Hoje é cercada por matéria escura e um halo de estrelas isoladas e seus aglomerados globulares, essas ruínas do universo, cuja idade é superior a 12 bilhões de anos.
Havia muitas estrelas muito massivas nas protogaláxias. Em menos de algumas dezenas de milhões de anos, a maioria deles explodiu. Essas explosões enriqueceram as nuvens de gás com elementos químicos pesados. Portanto, essas estrelas não nasceram no disco galáctico como no halo - elas continham centenas de vezes mais metais. Além disso, essas explosões geraram poderosos vórtices galácticos que aqueceram o gás e o varreram para fora das protogaláxias. A separação de massas de gás e matéria escura ocorreu. Esta foi a etapa mais importante na formação das galáxias, não levada em consideração anteriormente em nenhum modelo.
Ao mesmo tempo, halos escuros colidiam cada vez mais uns com os outros. Além disso, as protogaláxias se esticaram ou se desintegraram. Essas catástrofes são uma reminiscência das cadeias de estrelas que foram preservadas no halo da Via Láctea desde os dias da "juventude". Ao estudar sua localização, é possível avaliar os eventos ocorridos naquela época. Gradualmente, uma vasta esfera se formou a partir dessas estrelas - o halo que vemos. À medida que esfriou, nuvens de gás penetraram nele. Seu momento angular foi preservado, porque eles não colapsaram em um único ponto, mas formaram um disco giratório. Tudo isso aconteceu há mais de 12 bilhões de anos. O gás agora foi comprimido conforme descrito no modelo ELS.
Nesse momento, também se forma o "bojo" da Via Láctea - sua parte intermediária lembra um elipsóide. Bulge é composto por estrelas muito antigas. Provavelmente surgiu da fusão das maiores protogaláxias que mantiveram nuvens de gás por mais tempo. Entre eles estavam estrelas de nêutrons e pequenos buracos negros - relíquias de supernovas em explosão. Eles se fundiram, absorvendo simultaneamente os fluxos de gás. Talvez tenha sido assim que nasceu um enorme buraco negro, que agora está no centro de nossa galáxia.
A história da Via Láctea é muito mais caótica do que se pensava. Nossa galáxia natal, impressionante mesmo para os padrões cósmicos, foi formada após uma série de impactos e fusões - após uma série de catástrofes cósmicas. Vestígios desses eventos antigos ainda podem ser encontrados hoje.
Portanto, por exemplo, nem todas as estrelas da Via Láctea giram em torno do centro galáctico. Provavelmente, ao longo dos bilhões de anos de sua existência, nossa Galáxia “engoliu” muitos outros viajantes. Cada décima estrela no halo galáctico tem menos de 10 bilhões de anos. A essa altura, a Via Láctea já havia se formado. Talvez sejam os restos das galáxias anãs capturadas. Um grupo de cientistas britânicos do Astronomical Institute (Cambridge), liderado por Gerard Gilmour, calculou que a Via Láctea, aparentemente, poderia absorver de 40 a 60 galáxias anãs como Karin.
Além disso, a Via Láctea atrai grandes massas de gás. Então, em 1958, os astrônomos holandeses notaram muitos pequenos pontos no halo. Na verdade, eles acabaram sendo nuvens de gás, que consistiam principalmente de átomos de hidrogênio e avançaram em direção ao disco galáctico.
Nossa Galáxia não moderará seu apetite no futuro. Talvez absorva as galáxias anãs mais próximas de nós - Fornax, Karina e, provavelmente, Sextans, e depois se funda com a nebulosa de Andrômeda. Em torno da Via Láctea - essa insaciável "estrela canibal" - ficará até deserta.
A. Volkov
