A FORQUILHA DE GALÁXIAS DE HUBBLE

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A FORQUILHA DE GALÁXIAS DE
HUBBLE
Prof. Domingos Sávio de Lima Soares
(28/10/2007)
 
 
O  astrônomo  norte­americano  Edwin  Hubble  (1889­1953)  demonstrou
cientificamente, na década de 1920, que o nosso sistema estelar ­­­denominado "sistema
da Via Láctea", ou simplesmente "Galáxia", com "g"maiúsculo ­­­ não era único. Existem,
portanto,  outras  "galáxias"  no  universo.  Hoje,  já  sabemos  que  elas  são  contadas  aos
bilhões! O universo é muito grande!
 
As  galáxias  são  constituídas  por  estrelas.  Entre  as  estrelas,  existe  também  muito
gás (especialmente hidrogênio, o elemento químico mais abundante em todo o universo)
e muita "poeira", que são aglomerados de partículas de dimensões muito maiores do que
as  mais  simples  das  moléculas.  As  partículas  mais  comuns  da  poeira  interestelar  são
fragmentos microscópicos de grafite ­­­ carbono ­­­ e macromoléculas orgânicas. O gás e
a  poeira  formam  as  nuvens  interestelares.  Algumas  galáxias  possuem  mais  nuvens
interestelares do que outras, comoveremos a seguir.
 
O  Sol,  a  nossa  estrela,  é  uma  entre  as  bilhões  ­­­  mais  uma  vez,bilhões!  ­­­  de
estrelas da Via Láctea. Para nós, habitantes do planeta Terra, ela é a mais importante de
todas, pois pertencemos ao sistema solar, um conjunto de planetas, asteróides, cometas,
etc,  que  a  acompanha.  O  sistema  solar  é  um  conjunto  de  corpos  celestes  ligados  pela
força  gravitacional  e  foi  formado  a  partir  do mesmo material  cósmico  contido  em  uma
nuvem interestelar.
 
A partir do momento em que Hubble demonstrou a existência das galáxias abriu­se
uma  nova  área  de  pesquisa  astronômica:  a  Astronomia  Extragaláctica,  isto  é,  o  estudo
sistemático  das  "outras"  galáxias,que  são,  obviamente,  externas  à  nossa  Galáxia.  O
próprio Hubble tornou­se  imediatamente um dos maiores expoentes deste novo ramo  da
ciência.
 
Um dos seus primeiros trabalhos foi fazer um levantamento fotográfico das galáxias.
Ele utilizou para  isto o telescópio refletor  situado no Monte Wilson,  localizado próximo à
cidade de Los Angeles, no estado norte­americano da Califórnia. O telescópio refletor  de
Monte Wilson fora  inaugurado em 1917 e, com ele, Hubble havia feito feito a descoberta
das galáxias. Possui um enorme espelho curvo, de 2,5 m de diâmetro, o qual é o principal
elemento óptico para a detecção da luz. Vasculhou então os céus em busca das galáxias,
fotografando­as  com  o  objetivo  de  confeccionar  um  atlas  de  galáxias  para  realizar
investigações posteriores.
 
Uma  destas  investigações  relacionava­se  a  uma  classificação  das  galáxias
relativamente  à  sua  aparência,  em  outras  palavras,  à  forma  que  apresentavam  quando
observadas  no  plano  do  céu.  Tratava­se,portanto,  da  realização  de  uma  "classificação
morfológica" ­­­ das formas ­­­ das galáxias. Este procedimento, à propósito,  é bastante
comum  na  Biologia,  onde  se  faz,  por  exemplo,  a  classificação  morfológica  dos  seres
vivos.
 
  Pois  bem,  Hubble  conseguiu  descobrir  uma  regularidade  extraordinária  entre  as
inúmeras  fotografias  de  galáxias  que  havia  colecionado.  Esta  regularidade  foi
representada num diagrama que tornou­se conhecido como a "forquilha de Hubble", e foi
publicada pela primeira vez em seu  livro de 1936  intitulado "The Realm of the Nebulae",
ou,  "O  Reino  das  Nebulosas".  No  cabo  da  forquilha,  Hubble  colocou  as  galáxias
denominadas "elípticas", porque apresentavam um contorno de  formato elíptico, ou seja,
com a  forma de um círculo achatado. Na extremidade estavam as galáxias elípticas E0,
que não apresentavam  achatamento  algum. O  seu  contorno  era  circular.  O  círculo  nada
mais  é  do  que  uma  elipse  sem  achatamento.  A  seguir,  à  medida  que  aumentava  o
achatamento,  aumentava  o  algarismo  colocado  à  direita  da  letra  "E",até  E7,  que  era  a
galáxia "mais" elíptica por ele catalogada. As galáxias elípticas são na verdade elipsóides
­­­ esferas  achatadas  ­­­projetadas no plano do  céu,  aparentando,  assim,  serem  figuras
bidimensionais com contorno elíptico. Estes elipsóides são constituídos principalmente por
estrelas, em constante movimento e que estão presas umas às outras por suas atrações
gravitacionais mútuas. As galáxias elípticas possuem, em geral, pouco gás e pouca poeira
interestelar.
 
A forquilha de galáxias de Hubble. No cabo da forquilha estão as galáxias elípticas e lenticulares e nas
bifurcações estão as galáxias espirais "normais" e barradas.
 
As  bifurcações  da  forquilha  de  Hubble  contém  as  galáxias  "espirais",assim
denominadas  por  possuírem  os  chamados  "braços  espirais".  Eles  são  estruturas  que
espiralam em torno do núcleo central das galáxias. Estas galáxias são representadas pela
letra  "S",  que  é  a  primeira  letra  da  palavra  inglesa  "spiral",  que  significa  espiral.  É
notável  a  semelhança  das  galáxias  espirais  com  redemoinhos,  os  quais  podemos
encontrar em nossa vida diária nos furacões, fogos de artifício giratórios, redemoinhos da
água que se escoa numa pia,etc. Hubble notou que havia dois tipos de galáxias espirais,
que correspondem às bifurcações. Haviam as galáxias espirais ditas"normais", nas quais
os braços destacavam­se diretamente do núcleo da galáxia. E haviam as galáxias espirais
"barradas",  nas  quais  os  braços  emanavam  de  uma  estrutura  semelhante  a  uma  barra,
uma estrutura central linear sobreposta ao núcleo propriamente dito. Este segundo tipo foi
representado pelas letras "SB", onde a letra "B" significa "barrada". Além disso, tanto nas
espirais normais quanto nas espirais barradas, os braços poderiam estar mais ou menos
enrolados,relativamente às regiões centrais. Para diferenciar o grau de enrolamento dos
braços, Hubble  introduziu a  subclassificação a,  b  e  c. A  letra  "a"  representa as galáxias
que têm os braços mais fortemente enrolados. O vigor do enrolamento dos braços diminui
progressivamente até as galáxias espirais do tipo "c", as quais temos braços mais soltos.
Temos então as galáxias espirais normais,  isto é, sem barra, Sa, Sb e Sc, e as galáxias
espirais barradas SBa, SBb e SBc. Mas a característica mais  importante das espirais é a
de que elas, ao contrário das elípticas, são estruturas estelares no formato de um disco.
As estrelas, o gás e a poeira se distribuem numa estrutura na  forma de um disco. Uma
ilustração bastante  apropriada para  representar  uma galáxia  de disco  é  um ovo  frito!  A
gema  representa  a  região  central  da  galáxia  e  a  clara  representa  a  região  onde  se
localizam os braços espirais. A região central recebe o nome de "núcleo" e a região onde
se localizam os braços espirais recebe o nome de "disco". Há ainda o "halo", uma região
esférica  e  muito  maior,que  envolve  o  núcleo  e  o  disco.  No  halo  existem  estrelas  e
aglomerados  de  estrelas.  As  galáxias  espirais  possuem  muito  gás  e  muita  poeira
interestelar,  que  se  distribuem  predominantemente  em  nuvens.  A  poeira  e  o  gás  se
localizam nos braços espirais e constituem a matéria­prima de que são feitas as estrelas.
As estrelas  são  formadas a partir de nuvens  interestelares que colapsam sob a ação de
seu próprio peso! O Sol foi formado desta maneira há mais de 5 bilhões de anos!
 
Galáxia espiral do tipo Sc, localizada a aproximadamente 20 milhões de anos­luz. A imagem foi obtida
pelo  Telescópio  Espacial  Hubble,  em  janeiro  de  2005,  utilizando  um  mosaico  de  dois  detectores  CCD,
semelhantes aos usados nas populares câmeras digitais. O mosaico tem um total de 17 Megapíxeis. Esta galáxia é
conhecida como a "Galáxia do Redemoinho" ("Whirlpool Galaxy", em inglês). O seu nome de catálogo é M51.
Ela possui uma galáxia companheira, menor, que aparece à direita, na imagem.
 
No  vértice  da  bifurcaçãoda  forquilha  de  Hubble  localizam­se  as  galáxias
"lenticulares",  que  são  parecidas  com  as  espirais  ­­­  possuem  núcleo,  disco  e  halo  ­­­,
mas não possuem braços espirais.  Elas  são  representadas pela  letra  "S"  seguida de um
"0",  ou  seja,  "S0".  O  seu  nome  está  relacionado  com  a  sua  forma,  que  é
aproximadamente a de  uma  lente.  As  galáxias  lenticulares,  como  as  elípticas,  possuem
muito pouco gás e poeira interestelares.
 
A Via Láctea é uma galáxia espiral! Ela é muito aproximadamente uma galáxia Sbc,
a meio  caminho  entre  uma Sb  e  uma Sc.  Existem,  também,estudos  observacionais  que
defendem a existência de uma barra na Via Láctea.
 
As  imagens  que  aqui  ilustram  alguns  tipos  de  galáxias  foram  todas  obtidas  com
detectores denominados  "CCD",  os mesmos que  são utilizados  nas  câmeras  digitais,  tão
populares nestes dias. Os detectores CCD são dispositivos eletrônicos que substituem com
grande vantagem o  filme  fotográfico.  Estes detectores  foram desenvolvidos  no  início  da
década de 1980 pelos astrônomos! Naquela época não havia  ainda nenhuma perspectiva
de  aplicação  destes  detectores  na  vida  diária  de  todos  nós.  Esta  é,  portanto,  uma
excelente  ilustração  de  como  um  desenvolvimento  tecnológico,  inicialmente  de  caráter
puramente  acadêmico  e  científico,  transforma­se,  com  o  passar  do  tempo,  em  algo
fortemente presente no nosso cotidiano. Existem inúmeros outros exemplos na história da
Ciência.
 
A galáxia que está abaixo do centro da imagem é uma galáxia elíptica, localizada a 25 milhões de anos­
luz. O seu tipo morfológico é E2. Esta imagem foi obtida em março de 1991, no Observatório do Pico dos Dias
(OPD), em Brazópolis, Sul de Minas, por mim e por meu colega da Universidade de São Paulo, Ronaldo E. de
Souza. Utilizamos um detector CCD de 0,2 Megapixel. As cores que aparecem na imagem são artificiais. O nome
de catálogo desta galáxia é NGC 3819. Note  a presença de duas galáxias­satélites  anãs,  um pouco  acima  e  à
direita de NGC 3819. Esta galáxia foi estudada por Paulo Márcio Vilaça Veiga em sua dissertação de mestrado
realizada  no  Departamento  de  Física  da  UFMG  e  defendida  em  1996.  O  OPD  é  operado  pelo  Laboratório
Nacional de Astrofísica (LNA), localizado em Itajubá, MG. O LNA é um instituto de pesquisa do Ministério da
Ciência e Tecnologia.
 
O autor  agradece o  apoio  financeiro da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de
Minas Gerais (FAPEMIG).
 
 
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