Nós vivemos dentro da galáxia Via Láctea, e isso é um problema.
Para os cientistas, isto é, que querem entender quão grande é a nossa galáxia. Isso é difícil de responder! Porque estamos dentro dela, por exemplo, muita dela está bloqueada de vista por nuvens opacas de poeira. Além disso, pode ser difícil de se conseguir controlar a extensão e a forma de um objeto do qual se está dentro. Se você está em um quarto dentro de uma casa, como você pode dizer o tamanho da casa?
Fappily, a natureza fornece pistas. Vemos uma faixa difusa de luz através do céu, e chamamos-lhe a Via Láctea – é na verdade a luz combinada de bilhões de estrelas distantes. É uma linha grossa, e isso nos diz que grande parte da galáxia é plana: Estamos dentro de um disco espesso de estrelas, então a vemos projetada como um fluxo de luz através do céu.
Também podemos ver uma saliência de estrelas no meio, que é real. Os braços em espiral no disco são mais difíceis de detectar, mas as observações de rádio mostram-nos claramente, e permitem-nos mapear a forma e estrutura da galáxia clara para o outro lado. Olhando para estrelas que mudam de brilho de uma forma previsível, podemos medir a forma e a extensão do disco, encontrando-o empenado (como a borda de um fedora), e um impressionante 120.000 anos-luz através de – 120 quadriliões de quilómetros!
A Via Láctea é óbvia quando as localizações das estrelas do Cepheid são mapeadas contra um mapa da galáxia visto de ponta a ponta. A queima (espessamento do disco com distância do centro) também é óbvia. Crédito: J. Skowron / OGLE / Observatório Astronômico, Universidade de Varsóvia
>
Sabemos também que galáxias como a nossa estão rodeadas por uma enorme auréola de estrelas, bem como de matéria escura. Esta última é composta por nós – não sabemos o quê, provavelmente uma forma exótica de partículas subatômicas, que exercem influência sobre a galáxia através da gravidade. Em massa ela ultrapassa de longe o que chamamos de matéria “normal” (no entanto, se pensarmos nisso, se há mais matéria escura lá fora então isso deveria ser o que chamamos normal), provavelmente por um fator de cinco ou mais.
Mas de que tamanho é essa auréola? É de longe a maior estrutura da nossa galáxia, e sem dúvida define quão grande é realmente a Via Láctea, mas é excessivamente escura ou invisível aos nossos olhos, por isso obter o seu tamanho é difícil.
A estrutura da Via Láctea: Um disco achatado com braços em espiral (visto de frente, à esquerda, e de borda, à direita), com um bojo central, uma auréola, e mais de 150 aglomerados globulares. É indicada a localização do Sol a cerca de meio caminho de saída. Crédito: Esquerda: NASA/JPL-Caltech; direita: ESA; layout: ESA/ATG medialab
Uma equipa de astrónomos abordou recentemente esta questão. Eles usaram modelos computadorizados de como as galáxias se formam e evoluem para ver se o halo de uma galáxia como a Via Láctea tem um limite natural, algo onde você pode plantar um sinal e dizer “Aqui é onde a galáxia termina”. Não é assim tão simples – as auréolas tendem a desvanecer-se gradualmente em vez de se pararem – mas usando estes dois modelos e observações de galáxias mais pequenas à nossa volta, encontram a auréola da Via Láctea que se estende até 950.000 anos-luz do centro, o que significa que a nossa galáxia tem o dobro do comprimento: 1,9 milhões de anos-luz.
Uma nota de cautela, no entanto; a incerteza sobre isto é cerca de ±200.000 anos-luz. Não é preciso. Mas então, como eu disse acima, eles não estão realmente medindo uma borda.
A forma como isso foi feito também foi interessante. Nos primeiros tempos do Universo, galáxias formadas a partir de nuvens de gás e matéria escura. A maioria destas coisas estava espalhada, mas havia lugares locais que tinham maior densidade, então o material gravitava (literalmente) para lá. Uma vez formado um núcleo de material, material de mais longe cairia para dentro, e então material de mais longe do que isso, e assim por diante. É um processo de dentro para fora.
A auréola se formaria a partir de material bastante distante. Cairia em direção à galáxia nascente, e muito dele voltaria a oscilar para fora novamente. Isto forma dois tipos de auréolas para o halo. Uma é chamada de borda “splashback”, onde as coisas cairiam da auréola e depois voltariam para fora novamente; onde ela abrandou até uma parada define aquela região. A matéria se acumula lá em cima porque está se movendo lentamente, e assim, logo fora disso, você recebe uma grande queda de densidade.
Outra aresta está mais próxima do centro, e é chamada de “2º cáustico”. Aqui é onde o material caiu um par de vezes ao redor da galáxia e assentou um pouco (o que o astrônomo chama de material “virializado”). Os cientistas neste novo trabalho usaram esse segundo para descobrir o tamanho da Via Láctea, porque o exterior tende a se sobrepor com auréolas de outras galáxias (como Andrômeda, que está a 2,5 milhões de anos-luz de distância) e também porque descobriram que essa distância funciona tanto ao modelar matéria escura quanto estrelas.
Olharam também para o comportamento das galáxias anãs no nosso Grupo Local de galáxias, e descobriram que as mais próximas da Via Láctea que esta 2ª cáustica tendem a mover-se através do espaço a uma velocidade diferente das que estão mais distantes. Comentam que isto pode ser coincidência, mas também pode ser uma relação física que têm com a Via Láctea gravitacionalmente. Se assim for, é mais evidência que isto faz uma boa escolha para o limite.
Então aí vai. Vivemos em um planeta orbitando uma estrela cerca de 40% do caminho do centro até a borda do disco em uma galáxia espiral com uma auréola muito maior que se estende por quase dois milhões de anos-luz. Não é a maior galáxia que conhecemos, mas também não é a maior para espirrar.