7 de março de 2019

Quão massiva é a Via Láctea?

Afaste-se das luzes da cidade, olhe para cima e você verá uma das maravilhas do céu noturno - as bandas nubladas e luminosas de estrelas que compõem a Via Láctea. Nosso lar galáctico é vasto e belo, mas muitos mistérios permanecem.

Por exemplo, apesar de décadas de tentativas, os astrônomos ainda precisam determinar exatamente o quanto a nossa galáxia pesa, com estimativas que variam entre 700 bilhões e 2 trilhões de vezes a massa do nosso sol.  

Pesar uma galáxia, especialmente enquanto você estiver nela, não é tarefa fácil. "É como tentar fazer um censo da população dos EUA, mas você não pode usar a internet e não pode deixar a cidade em que vive", disse o astrônomo Ekta Patel, da Universidade do Arizona, em Tucson, à Live Science. Ninguém pode colocar a Via Láctea em uma escala cósmica e apenas ler o resultado. 

Parte do problema é que a maior parte da massa de uma galáxia é invisível. A matéria escura , uma substância enigmática que não libera qualquer tipo de luz, compõe cerca de 85% de nossa Via Láctea, disse Patel. Então, simplesmente contar as estrelas em nossa galáxia não vai te levar muito longe.

Portanto, os pesquisadores geralmente olham para a órbita de algum objeto celeste, disse Patel. O método é baseado nas equações de gravidade derivadas por Isaac Newton há mais de 300 anos, que informam que a velocidade e a distância em que um corpo menor gira em torno de um maior está relacionada à massa do objeto maior.

Um método, usado em um estudo de 2017 publicado no The Astrophysical Journal , é olhar para pequenas galáxias satélites a centenas de milhares de anos-luz de distância que circundam a Via Láctea exatamente quando os planetas orbitam uma estrela. Mas há um problema com essas galáxias satélites. "Suas órbitas são bilhões de anos", disse Patel, o que significa que, após alguns anos, eles mal terão se mexido e os pesquisadores não conseguirão determinar facilmente sua velocidade orbital. 

Em um estudo publicado em junho de 2018 no The Astrophysical Journal , Patel e seus colegas tentaram um novo método para pesar a galáxia. Eles analisaram simulações de supercomputadores de universos virtuais, que podem reproduzir muitos aspectos do nosso cosmos, e tentaram encontrar exemplos de pequenas galáxias que orbitam as maiores.

Aproximadamente 90.000 dessas galáxias satélites simuladas foram então comparadas com dados de nove galáxias reais que orbitam a Via Láctea. A equipe escolheu aqueles cujas propriedades orbitais se aproximavam mais das galáxias satélites reais e examinavam a massa da galáxia simulada que circulavam.

Isso deu a eles uma boa estimativa da verdadeira massa da nossa galáxia, que atingiu 960 bilhões de vezes a massa do sol . Patel disse que seu resultado está bem no meio dos anteriores, embora ainda haja espaço para maior precisão. Provavelmente, isso virá do satélite Gaia da Agência Espacial Européia, que recentemente forneceu medições extremamente boas das propriedades orbitais de 30 galáxias anãs fracas que orbitam a Via Láctea. Usando esses dados junto com as simulações cosmológicas para ajustar a medição de peso está "na minha lista de tarefas", disse Patel.

Recentemente, o Telescópio Espacial Hubble da NASA e o satélite Gaia da Agência Espacial Européia combinaram suas observações de aglomerados estelares globulares, ou ilhas de estrelas que orbitam o coração da galáxia, e descobriram que a Via Láctea pesa cerca de 1,5 trilhão de massas solares. Esse número, que pode ser um dos mais precisos, será publicado em breve na próxima edição do The Astrophysical Journal.

Conhecer a massa da galáxia ajudaria os astrônomos com muitas coisas, disse Patel. Por um lado, os astrônomos seriam capazes de calcular melhor as órbitas das galáxias satélites, uma vez que elas dependem da massa da Via Láctea. Galáxias mais pesadas também têm mais satélites em órbita, e até agora, telescópios descobriram cerca de 50 galáxias contornando a Via Láctea. Como não sabemos exatamente o quanto a galáxia pesa, os cientistas não sabem exatamente quantas galáxias satélites deveriam encontrar. Finalmente, o verdadeiro peso da Via Láctea ajudaria os pesquisadores a saber que proporção de sua massa é matéria escura versus matéria regular.

Patel está esperançoso de que futuros estudos e melhores dados acabem por determinar esse desconhecido esquivo.

"Acho que nos próximos 10 ou 20 anos, teremos uma resposta melhor", disse ela.

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