Nova medição amplia tamanho estimado da Via Láctea em cerca de 10%

Uma imitação da Via Láctea
Kevin Morefield/Astronomy Photographer of the Year
Nosso planeta está longe de ser o centro do Universo, como proclamavam na Antiguidade sábios como Aristóteles ou Ptolomeu. Estamos na zona exterior de uma galáxia espiral com quatro braços característicos chamada Via Láctea.
Por estarmos imersos no plano galáctico, não dispomos da perspectiva necessária — ou “visão panorâmica” — para conhecer sua aparência precisa, assim como também não é fácil determinar com exatidão seu tamanho. Felizmente, com os dados disponíveis da missão europeia Gaia e observando outras galáxias semelhantes à nossa, podemos inferir com bastante detalhe sua forma e estimar com eficácia seu tamanho.
Nesse sentido, uma equipe de astrônomos descobriu recentemente que os braços espirais externos da Via Láctea poderiam se estender 10% além do que se pensava.
Para chegar a essa conclusão, os pesquisadores realizaram medições precisas das distâncias até nuvens de poeira nos braços espirais da nossa galáxia, utilizando dados dos observatórios de raios X Chandra, da NASA e XMM-Newton, da Agência Espacial Europeia (ESA).
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A estrutura da Via Láctea
Estima-se que a Via Láctea abrigue entre 100 bilhões e 400 bilhões de estrelas. Ela tem forma de espiral com três regiões principais bem diferenciadas: o núcleo central, o disco galáctico com braços espirais e o halo, uma esfera que envolve completamente o disco e o núcleo.
A Via Láctea observada a partir de duas perspectivas distintas. Da parte superior, ou vista aérea (imagem à esquerda), podem-se apreciar em detalhes o bulbo central e o disco galáctico, que contém os braços característicos de uma galáxia espiral. Observe a localização do sistema solar em um braço secundário (braço de Órion) nos limites da nossa galáxia. Em uma perspectiva de perfil (imagem à direita), fica evidente a espessura reduzida do disco, em comparação com seu comprimento total
ESA., CC BY
O disco tem um diâmetro aproximado de cerca de 100 mil anos-luz e é muito fino, com apenas 1.000 anos-luz de espessura. Ele não é totalmente plano, mas tem uma forma levemente curvada. Nosso Sistema Solar está localizado em um dos braços externos do disco, a cerca de 26 mil anos-luz do buraco negro supermaciço Sagitário A* em seu centro.
Uma galáxia com quatro braços espirais
Possivelmente, a característica mais bela desse tipo de galáxia seja a existência de braços espirais em seu disco.
Essas estruturas são zonas de grande concentração de gás e matéria estelar, com tons mais azulados do que o restante do disco. Isso indica que as estrelas que as compõem são extremamente maciças e muito jovens, queimando sua grande reserva de combustível nuclear em um ritmo acelerado. Como consequência, os braços espirais estão associados a regiões ativas onde se formam estrelas continuamente.
Em particular, a Via Láctea é composta por dois braços principais (Escudo-Centaurum e Perseus) e dois braços secundários proeminentes (Norma e Sagitário). Além disso, encontramos o braço de Órion, um ramal secundário localizado entre os braços de Sagitário e Perseu, onde está situado nosso Sistema Solar, e mais um braço externo.
Representação artística da Via Láctea, incluindo os nomes dos quatro braços característicos da nossa galáxia.
NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC/Caltech)., CC BY
Agora, com os resultados dessa pesquisa inovadora, as distâncias entre os braços mais externos e o centro galáctico mudaram significativamente. Como isso é possível?
Ecos de três explosões extragalácticas
A chave está no estudo das ondas de raios X que ricochetearam nas nuvens de poeira localizadas nos braços espirais mais externos. Essa radiação intensa proveio de fora da Via Láctea e teve origem em fenômenos extremamente violentos, como o colapso de estrelas maciças ou a fusão de estrelas de nêutrons (as chamados “explosões de raios gama” ou GRB, na sigla em inglês).
Os ecos de raios X têm estrutura anular e seus diâmetros, observados pelo telescópio espacial Chandra, permitem determinar a distância em relação à Terra. Assim, os anéis de maior tamanho correspondem a nuvens de poeira mais próximas de nós.
Anéis de raios X gerados por uma explosão de raios gama (e refletidos nas nuvens de poeira dos braços externos da Via Láctea) registrados pelo telescópio espacial Chandra. Raios X: NASA/CXC/INAF/B. Vaia et al.; Ótica: Pan-STARRS; Processamento de imagem:
NASA/CXC/SAO/N. Wolk & P. Edmonds., CC BY
Especificamente, os pesquisadores analisaram três fontes dessa potente radiação, denominadas GRB 031203, GRB 160623A e a mais recente, GRB 221009A (o nome de cada explosão indica o ano, mês e dia da observação, nessa ordem).
Um tamanho maior do que já conhecíamos
Ao analisar essas três explosões de raios gama, os pesquisadores calcularam as distâncias até três braços espirais da Via Láctea — em ordem crescente de distância a partir do centro galáctico: o braço de Perseu, o braço externo e o braço de Escudo-Centaurum.
Na direção de um dos GRBs, os astrônomos descobriram que tanto o braço externo quanto o braço de Escudo-Centaurum estão aproximadamente 10% mais distantes do que se pensava até agora.
Representação artística da Via Láctea detalhando as mudanças nas distâncias entre os braços mais externos de nossa galáxia (imagem à esquerda, as dimensões da Via Láctea com os dados utilizados até o momento; imagem à direita, as novas dimensões com base no novo estudo).
NASA/CXC/A. Hobart., CC BY
Essa forma de calcular distâncias baseia-se na geometria, enquanto a maioria dos outros métodos depende de suposições sobre como a Via Láctea gira, com alto grau de incerteza sobre as regiões externas.
Desvantagens e um futuro promissor
Mas embora essa técnica original tenha melhorado significativamente a precisão na medição do tamanho da nossa galáxia, ela não poderá ser utilizada de forma sistemática para obter medições futuras. O problema reside no fato de que as intensas explosões de raios gama visíveis através do plano galáctico são muito raras. E, sem elas, não é possível estudar os ecos de raios X.
Mesmo assim, o conhecimento sobre a Via Láctea continuará a crescer nos próximos anos.
Não serão fundamentais apenas os dados cada vez mais detalhados do observatório Gaia, mas também a futura contribuição do NewAthena, o observatório de raios X de nova geração da ESA, que permitirá aos cientistas explorar ecos de raios X muito mais fracos nas regiões periféricas da nossa galáxia.
Óscar del Barco Novillo é Professor Ayudante Doutor do Departamento de Física (área de Astronomia e Astrofísica), da Universidade de Múrcia. Ele não presta consultoria, trabalha, possui ações ou recebe financiamento de qualquer empresa ou organização que poderia se beneficiar com a publicação deste artigo e não revelou nenhum vínculo relevante além de seu cargo acadêmico. ...