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A forquilha de galáxias de Hubble

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Academic year: 2021

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A forquilha de gal´

axias de Hubble

Domingos Soares

O astrˆonomo norte-americano Edwin Hubble (1889-1953) demonstrou ci-entificamente, na d´ecada de 1920, que o nosso sistema estelar — denominado “sistema da Via L´actea”, ou simplesmente “Gal´axia”, com “g” mai´usculo — n˜ao era ´unico. Existem, portanto, outras “gal´axias” no universo. Hoje, j´a sabemos que elas s˜ao contadas aos bilh˜oes! O universo ´e muito grande!

As gal´axias s˜ao constitu´ıdas por estrelas. Entre as estrelas, existe tamb´em muito g´as (especialmente hidrogˆenio, o elemento qu´ımico mais abundante em todo o universo) e muita “poeira”, que s˜ao aglomerados de part´ıculas de dimens˜oes muito maiores do que as mais simples das mol´eculas. As part´ıculas mais comuns da poeira interestelar s˜ao fragmentos microsc´opicos de grafite — carbono — e macromol´eculas orgˆanicas. O g´as e a poeira formam as nuvens interestelares. Algumas gal´axias possuem mais nuvens interestelares do que outras, como veremos a seguir.

O Sol, a nossa estrela, ´e uma entre as bilh˜oes — mais uma vez, bilh˜oes! — de estrelas da Via L´actea. Para n´os, habitantes do planeta Terra, ela ´e a mais importante de todas, pois pertencemos ao sistema solar, um conjunto de planetas, asteroides, cometas, etc, que a acompanha. O sistema solar ´e um conjunto de corpos celestes ligados pela for¸ca gravitacional e foi formado a partir do mesmo material c´osmico contido em uma nuvem interestelar.

A partir do momento em que Hubble demonstrou a existˆencia das gal´axias abriu-se uma nova ´area de pesquisa astronˆomica: a Astronomia Extragal´ acti-ca, isto ´e, o estudo sistem´atico das “outras” gal´axias, que s˜ao, obviamente, externas `a nossa Gal´axia. O pr´oprio Hubble tornou-se imediatamente um dos maiores expoentes deste novo ramo da ciˆencia.

Um dos seus primeiros trabalhos foi fazer um levantamento fotogr´afico das gal´axias. Ele utilizou para isto o telesc´opio refletor situado no Monte Wilson, localizado pr´oximo `a cidade de Los Angeles, no estado norte-americano da Calif´ornia. O telesc´opio refletor de Monte Wilson fora inaugurado em 1917 e, com ele, Hubble havia feito a descoberta das gal´axias. Possui um enorme

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espelho curvo, de 2,5 m de diˆametro, o qual ´e o principal elemento ´optico para a detec¸c˜ao da luz. Vasculhou ent˜ao os c´eus em busca das gal´axias, fotografando-as com o objetivo de confeccionar um atlas de gal´axias para realizar investiga¸c˜oes posteriores.

Uma destas investiga¸c˜oes relacionava-se a uma classifica¸c˜ao das gal´axias relativamente `a sua aparˆencia, em outras palavras, `a forma que apresentavam quando observadas no plano do c´eu. Tratava-se, portanto, da realiza¸c˜ao de uma “classifica¸c˜ao morfol´ogica” — das formas — das gal´axias. Este procedi-mento, `a prop´osito, ´e bastante comum na Biologia, onde se faz, por exemplo, a classifica¸c˜ao morfol´ogica dos seres vivos.

Pois bem, Hubble conseguiu descobrir uma regularidade extraordin´aria entre as in´umeras fotografias de gal´axias que havia colecionado. Esta re-gularidade foi representada num diagrama que se tornou 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 gal´axias denominadas “el´ıpticas”, porque apresentavam um contorno de formato el´ıptico, ou seja, com a forma de um c´ırculo achatado. Na extremidade estavam as gal´axias el´ıpticas E0, que n˜ao apresentavam achatamento algum. O seu contorno era circular. O c´ırculo nada mais ´e do que uma elipse sem achatamento. A seguir, `a medida que aumentava o achatamento, aumentava o algarismo colocado `a direita da letra “E”, at´e E7, que era a gal´axia “mais” el´ıptica por ele catalogada. As gal´axias el´ıpticas s˜ao na verdade elipsoides — esferas achatadas — projetadas no plano do c´eu, aparentando, assim, serem figuras bidimensionais com con-tornos el´ıpticos. Estes elipsoides s˜ao constitu´ıdos principalmente por estrelas, em constante movimento e que est˜ao presas umas `as outras por suas atra¸c˜oes gravitacionais m´utuas. As gal´axias el´ıpticas possuem, em geral, pouco g´as e pouca poeira interestelar.

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A forquilha de gal´axias de Hubble. No cabo da forquilha est˜ao as gal´axias el´ıpticas e lenticulares e nas bifurca¸c˜oes est˜ao as gal´axias espirais “normais” e barradas.

As bifurca¸c˜oes da forquilha de Hubble cont´em as gal´axias “espirais”, as-sim denominadas por possu´ırem os chamados “bra¸cos espirais”. Eles s˜ao estruturas que espiralam em torno do n´ucleo central das gal´axias. Estas gal´axias s˜ao representadas pela letra “S”, que ´e a primeira letra da palavra inglesa “spiral”, que significa espiral. ´e not´avel a semelhan¸ca das gal´axias espirais com redemoinhos, os quais podemos encontrar em nossa vida di´aria nos furac˜oes, fogos de artif´ıcio girat´orios, redemoinhos da ´agua que se escoa numa pia, etc. Hubble notou que havia dois tipos de gal´axias espirais, que correspondem `as bifurca¸c˜oes. Havia as gal´axias espirais ditas “normais”, nas quais os bra¸cos destacavam-se diretamente do n´ucleo da gal´axia. E haviam as gal´axias espirais “barradas”, nas quais os bra¸cos emanavam de uma es-trutura semelhante a uma barra, uma eses-trutura central linear sobreposta ao n´ucleo propriamente dito. Este segundo tipo foi representado pelas letras “SB”, onde a letra “B” significa “barrada”. Al´em disso, tanto nas espirais normais quanto nas espirais barradas, os bra¸cos poderiam estar mais ou me-nos enrolados, relativamente `as regi˜oes centrais. Para diferenciar o grau de enrolamento dos bra¸cos, Hubble introduziu a subclassifica¸c˜ao a, b e c. A le-tra “a” representa as gal´axias que tˆem os bra¸cos mais fortemente enrolados. O vigor do enrolamento dos bra¸cos diminui progressivamente at´e as gal´axias espirais do tipo “c”, as quais tˆem os bra¸cos mais soltos. Temos ent˜ao as gal´axias espirais normais, isto ´e, sem barra, Sa, Sb e Sc, e as gal´axias es-pirais barradas SBa, SBb e SBc. Mas a caracter´ıstica mais importante das espirais ´e a de que elas, ao contr´ario das el´ıpticas, s˜ao estruturas estelares

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no formato de um disco. As estrelas, o g´as e a poeira se distribuem numa estrutura na forma de um disco. Uma ilustra¸c˜ao bastante apropriada para representar uma gal´axia de disco ´e um ovo frito! A gema representa a regi˜ao central da gal´axia e a clara representa a regi˜ao onde se localizam os bra¸cos espirais. A regi˜ao central recebe o nome de “n´ucleo” e a regi˜ao onde se loca-lizam os bra¸cos espirais recebe o nome de “disco”. H´a ainda o “halo”, uma regi˜ao esf´erica e muito maior, que envolve o n´ucleo e o disco. No halo exis-tem estrelas e aglomerados de estrelas. As gal´axias espirais possuem muito g´as e muita poeira interestelar, que se distribuem predominantemente em nuvens. A poeira e o g´as se localizam nos bra¸cos espirais e constituem a mat´eria-prima de que s˜ao feitas as estrelas. As estrelas s˜ao formadas a partir de nuvens interestelares que colapsam sob a a¸c˜ao de seu pr´oprio peso! O Sol foi formado desta maneira h´a mais de 5 bilh˜oes de anos!

Gal´axia espiral do tipo Sc, localizada a aproximadamente 20 milh˜oes de anos-luz. A imagem foi obtida pelo Telesc´opio Espacial Hubble, em janeiro de 2005, utilizando um mosaico de dois detectores CCD, semelhantes aos usados nas populares cˆameras digitais. O mosaico tem um total de 17 Megapixels. Esta gal´axia ´e conhecida como a “Gal´axia do Redemoinho” (“Whirlpool Galaxy”, em inglˆes). O seu nome de cat´alogo ´e M51. Ela possui uma gal´axia companheira, menor, que aparece `a direita, na imagem.

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No v´ertice da bifurca¸c˜ao da forquilha de Hubble localizam-se as gal´axias “lenticulares”, que s˜ao parecidas com as espirais — possuem n´ucleo, disco e halo —, mas n˜ao possuem bra¸cos espirais. Elas s˜ao representadas pela letra “S” seguida de um “0”, ou seja, “S0”. O seu nome — a parte do “0” — est´a relacionado com a sua forma, que ´e aproximadamente a de uma lente. As gal´axias lenticulares, como as el´ıpticas, possuem muito pouco g´as e poeira interestelares.

A Via L´actea ´e uma gal´axia espiral! Ela ´e muito aproximadamente uma gal´axia Sbc, a meio caminho entre uma Sb e uma Sc. Existem, tamb´em, es-tudos observacionais que defendem a existˆencia de uma barra na Via L´actea. As imagens que aqui ilustram alguns tipos de gal´axias foram obtidas com detectores denominados “CCD”, os mesmos que s˜ao utilizados nas cˆameras digitais, t˜ao populares nestes dias. Os detectores CCD s˜ao dispositivos eletrˆonicos que substituem com grande vantagem o filme fotogr´afico. Estes detectores foram desenvolvidos no in´ıcio da d´ecada de 1980 pelos astrˆonomos! Naquela ´epoca n˜ao havia ainda nenhuma perspectiva de aplica¸c˜ao destes de-tectores na vida di´aria de todos n´os. Esta ´e, portanto, uma excelente ilus-tra¸c˜ao de como um desenvolvimento tecnol´ogico, inicialmente de car´acter puramente acadˆemico e cient´ıfico, transforma-se, com o passar do tempo, em algo fortemente presente no nosso cotidiano. Existem in´umeros outros exemplos na hist´oria da ciˆencia.

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A gal´axia que est´a abaixo do centro da imagem ´e uma gal´axia el´ıptica, localizada a 25 milh˜oes de anos-luz. O seu tipo morfol´ogico ´e E2. Esta imagem foi obtida em mar¸co de 1991, no Observat´orio do Pico dos Dias (OPD), em Braz´opolis, Sul de Minas, por mim e por meu colega da Universidade de S˜ao Paulo, Ronaldo E. de Souza. Utilizamos um detector CCD de 0,2 Megapixel. As cores que aparecem na imagem s˜ao artificiais. O nome de cat´alogo desta gal´axia ´e NGC 3819. Note a presen¸ca de duas gal´axias-sat´elites an˜as, um pouco acima e `a direita de NGC 3819. O OPD ´e operado pelo Laborat´orio Nacional de Astrof´ısica (LNA), localizado em Itajub´a, MG. O LNA ´e um instituto de pesquisa do Minist´erio da Ciencia e Tecnologia.

Referências

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