Via Láctea (Milky Way)

A Via Láctea, também conhecida como Galáxia Via Láctea, é o sistema celestial que abrange o nosso Sistema Solar. A sua designação tem origem na sua aparência terrestre: uma faixa luminosa difusa observada no céu noturno, composta por estrelas situadas em braços galácticos distantes e demasiado remotos para serem resolvidos individualmente a olho nu.

A Via Láctea ou Galáxia Via Láctea é a galáxia que inclui o Sistema Solar, cujo nome descreve a aparência da galáxia vista da Terra: uma faixa nebulosa de luz vista no céu noturno formada por estrelas em outros braços da galáxia, que estão tão distantes que não podem ser distinguidas individualmente a olho nu.

Caracterizada como uma galáxia espiral barrada, a Via Láctea possui um D₂₅ diâmetro isofotal estimado em 26,8 ± 1,1 quiloparsecs (equivalente a 87.400 ± 3.600 anos-luz). Sua espessura é de aproximadamente 1.000 anos-luz dentro dos braços espirais, aumentando na região da barra central. Simulações contemporâneas indicam a existência potencial de um halo de matéria escura, intercalado com algumas populações estelares visíveis, estendendo-se por quase 2 milhões de anos-luz (613 kpc) de diâmetro. A Via Láctea hospeda múltiplas galáxias satélites e é membro integrante do Grupo Local de galáxias, que por sua vez constitui um segmento do Superaglomerado de Virgem, ele próprio um constituinte do Superaglomerado Laniakea.

As estimativas sugerem que a galáxia compreende entre 100 e 400 bilhões de estrelas, acompanhadas por pelo menos um número equivalente de planetas. O Sistema Solar reside a aproximadamente 27.000 anos-luz (8,3 kpc) do Centro Galáctico, posicionado no limite interior do Braço de Órion, que representa uma das concentrações espirais de gás e poeira interestelar da galáxia. Nos 10.000 anos-luz mais internos, as estrelas se aglutinam para formar uma protuberância central, da qual emanam uma ou mais estruturas de barras. O Centro Galáctico é identificado como Sagitário A*, uma poderosa fonte de rádio associada a um buraco negro supermassivo com massa de 4.100 (± 0,034) milhões de massas solares. As estrelas mais antigas da Via Láctea são quase coevas do próprio universo, indicando que a sua formação provavelmente ocorreu logo após a Idade das Trevas cósmica que se seguiu ao Big Bang.

Em 1610, Galileo Galilei alcançou a resolução telescópica inicial da faixa luminosa em estrelas discretas. Antes do início da década de 1920, o consenso astronômico predominante sustentava que a Via Láctea abrangia todas as estrelas do cosmos. No entanto, após o Grande Debate de 1920 envolvendo os astrónomos Harlow Shapley e Heber Doust Curtis, as observações de Edwin Hubble em 1923 demonstraram conclusivamente que a Via Láctea constituía apenas uma entre inúmeras galáxias.

Mitologia

No poema épico babilônico, Enūma Eliš, a gênese da Via Láctea é atribuída à cauda desmembrada do dragão primordial de água salgada Tiamat, que foi posteriormente posicionado nos céus por Marduk, a principal divindade babilônica, após sua vitória sobre ela. Embora se sugerisse anteriormente que esta narrativa derivava de um relato sumério anterior sobre a morte de Tiamat nas mãos de Enlil de Nippur, a opinião acadêmica atual sugere que ela representa uma criação original de propagandistas babilônicos, projetada para afirmar a supremacia de Marduk sobre as divindades sumérias.

Etimologia

De acordo com a mitologia grega, Zeus sub-repticiamente colocou seu filho pequeno, Hércules (nascido de Alcmena), no seio de Hera durante seu sono, com a intenção de que a criança absorvesse seu leite divino e assim atingisse a imortalidade. Ao acordar durante o ato de amamentar, Hera descobriu que estava amamentando um bebê desconhecido; sua subsequente repulsa pela criança resultou no derramamento de parte de seu leite, que formou a faixa luminosa reconhecida como Via Láctea. Um mito grego alternativo conta que o abandonado Hércules foi apresentado a Hera por Atena para alimentação, mas a sucção vigorosa de Hércules fez com que Hera recuasse de dor, arrancando-o do peito.

Nos contextos culturais ocidentais, a denominação "Via Láctea" origina-se de sua manifestação visual como um arco luminoso "leitoso" tênue, difuso e não resolvido que abrange o firmamento noturno. Este termo constitui uma tradução direta do latim clássico via lactea, que deriva do grego helenístico γαλαξίας, uma abreviatura de γαλαξίας κύκλος (galaxías kýklos), significando "círculo leitoso". O termo grego antigo γαλαξίας (galáxias), derivado da raiz γαλακτ-, γάλα ("leite") combinado com -ίας (um sufixo adjetivo), também serve como base etimológica para a palavra "galáxia", referindo-se inicialmente à nossa própria coleção estelar e posteriormente a todas as agregações semelhantes de estrelas. A Via Láctea, ou "círculo de leite", era um dos onze "círculos" celestiais reconhecidos pelos gregos, ao lado do zodíaco, do meridiano, do horizonte, do equador, dos trópicos de Câncer e Capricórnio, dos Círculos Ártico e Antártico, e dois círculos coloridos que cruzam ambos os pólos. O uso do termo em inglês remonta a uma narrativa de Geoffrey Chaucer por volta de c. 1380:

Veja lá, eis a Galáxia
 Quais homens clepeth a Via Láctea,
 Pois hit é o porquê: e somme, parfey,

Outros nomes comuns

• A designação "Caminho dos Pássaros" prevalece em várias línguas urálicas, turcas e bálticas. Esta nomenclatura surgiu a partir de observações de populações do norte, que notaram que as aves migratórias no Hemisfério Norte pareciam seguir a trajetória da galáxia. Embora "Caminho dos Pássaros" seja usado especificamente em finlandês, estoniano, letão, lituano, bashkir e cazaque, existem variações linguísticas, como "Caminho do ganso cinza (selvagem)" em Chuvash, Mari e tártaro, e "Caminho do guindaste" em Erzya e Moksha.
• O povo Kaurna, nativo das planícies de Adelaide, no sul da Austrália, referia-se à Via Láctea como wodliparri em seu idioma, que significa "rio doméstico".
• Entre o povo Gomeroi, que reside na região entre Nova Gales do Sul e Queensland, a Via Láctea é conhecida como Dhinawan, representando um colossal "Emu no Céu" que se estende pelo firmamento noturno.
• Historicamente, os peregrinos que viajavam para o local sagrado de Santiago de Compostela utilizavam a Via Láctea como auxílio à navegação, o que levou à sua denominação "O Caminho para Santiago". Curiosamente, o termo La Voje Ladee ("A Via Láctea") também designava a própria rota de peregrinação.
• O termo sânscrito "Rio Ganga do Céu" (आकाशगंगा Ākāśagaṃgā) é empregado em várias línguas indianas, refletindo uma crença hindu predominante.
• A designação chinesa "Rio de Prata" (銀河) é amplamente adotada em todo o Leste Asiático, abrangendo a Coreia e o Vietnã (Ngân hà). No entanto, no Japão e na Coreia, "Silver River" (japonês: 銀河, romanizado: ginga; coreano: 은하; RR: eunha) funciona como um termo geral para qualquer galáxia, não exclusivamente a Via Láctea.
• A Via Láctea é conhecida em japonês como o "Rio do Céu" (天の川, Ama no gawa), um termo também usado como alternativa em chinês (chinês: 天河; pinyin: Tiānhé). Em vietnamita, entretanto, "Rio do Céu" (Thiên hà) denota amplamente qualquer galáxia.
• Na Ásia Ocidental, na Ásia Central e em certas regiões dos Balcãs, a designação da Via Láctea está etimologicamente ligada à palavra que significa palha. Este termo é atualmente empregado por persas, paquistaneses e turcos, juntamente com árabes. A análise histórica sugere que os árabes medievais disseminaram este termo, tendo-o potencialmente adotado dos armênios.
• Em servo-croata, a Via Láctea é referida alternadamente como "Kumova slama" (lit. trad. Palha do Padrinho) e "Mliječni put" (lit. transl. Via Láctea).
• Na Inglaterra, a Via Láctea era historicamente conhecida como Via Walsingham, uma referência ao santuário de Nossa Senhora de Walsingham localizado em Norfolk. Esta denominação refletia a crença de que a galáxia servia como guia para os peregrinos que viajavam para o santuário ou simbolizava os próprios peregrinos.
• As populações escandinavas, incluindo os suecos, designaram a galáxia como “Rua do Inverno” (Vintergatan). Esta nomenclatura decorre da maior visibilidade da galáxia durante o inverno no Hemisfério Norte, particularmente em altas latitudes, onde o brilho solar noturno pode obstruir sua visão no verão.

Aparência

A Via Láctea se manifesta como uma faixa luminosa branca e difusa, com aproximadamente 30° de largura, abrangendo o céu noturno. Embora todas as estrelas individuais discerníveis a olho nu pertençam à Via Láctea, o termo "Via Láctea" refere-se especificamente a esta faixa distinta de luz. Esta luminosidade surge da emissão agregada de estrelas não resolvidas e outras matérias celestes situadas ao longo do plano galáctico. As áreas mais brilhantes adjacentes à banda principal apresentam-se como formações visuais subtis denominadas nuvens estelares, sendo a mais proeminente a Grande Nuvem Estelar de Sagitário, que constitui um segmento do bojo central da galáxia. Por outro lado, as regiões escuras dentro da banda, como a Grande Fenda e o Saco de Carvão, representam áreas onde a poeira interestelar obstrui a luz de estrelas mais distantes. As culturas do hemisfério sul, incluindo os incas e os aborígenes australianos, interpretaram esses obscurecimentos como constelações de nuvens escuras. A expansão celestial obscurecida pela Via Láctea é designada Zona de Evitação.

A Via Láctea exibe um brilho superficial comparativamente baixo. A sua discernibilidade é significativamente diminuída pelas fontes de luz ambiente, incluindo poluição luminosa e iluminação lunar. A visibilidade ideal da Via Láctea requer um brilho do céu abaixo de aproximadamente 20,2 magnitudes por segundo de arco quadrado. A galáxia torna-se discernível quando a magnitude limite atinge aproximadamente +5,1 ou superior, com detalhes substanciais tornando-se aparentes em +6,1. Consequentemente, observar a Via Láctea é um desafio em ambientes urbanos e suburbanos iluminados, mas parece excepcionalmente proeminente em locais rurais durante os períodos em que a Lua está abaixo do horizonte. Análises do brilho artificial do céu noturno indicam que mais de um terço da população global é incapaz de perceber a Via Láctea a partir de suas residências devido aos efeitos generalizados da poluição luminosa.

De uma perspectiva terrestre, a porção discernível do plano galáctico da Via Láctea abrange uma região celestial que abrange 30 constelações. O Centro Galáctico está situado em direção a Sagitário, uma área caracterizada pelo pico de luminosidade da Via Láctea. Originária de Sagitário, esta faixa difusa de luz branca estende-se em direção ao anticentro galáctico, localizado em Auriga. Posteriormente, a banda completa o seu circuito através da esfera celeste, regressando a Sagitário, dividindo assim o céu em dois hemisférios aproximadamente equivalentes.

O plano galáctico apresenta uma inclinação de aproximadamente 60° em relação à eclíptica, o que representa o caminho aparente do Sol através da esfera celeste. Além disso, está orientado em um ângulo de 63° em relação ao equador celeste.

Perspectivas astronômicas históricas

Observações antigas sem auxílio óptico

Em sua obra Meteorologica, Aristóteles (384–322 a.C.) documentou as proposições dos filósofos gregos Anaxágoras (c. 500–428 a.C.) e Demócrito (460–370 a.C.), que postularam que a Via Láctea constituía a luminescência de estrelas tornadas invisíveis pela luz da Terra. sombra, enquanto outras estrelas, embora iluminadas pelo Sol, tiveram seu brilho obscurecido pelos raios solares. Aristóteles, no entanto, teorizou que a Via Láctea, juntamente com outras estrelas, residia na atmosfera superior da Terra, representando um subproduto persistente da combustão estelar que permaneceu indissipado devido à sua posição atmosférica periférica, formando um vasto círculo celeste. Ele atribuiu a aparência lactescente da Via Láctea à refração atmosférica. Esta perspectiva foi desafiada pelo filósofo neoplatonista Olimpiodoro, o Jovem (c. 495–570 DC), que argumentou que uma Via Láctea sublunar exibiria variações temporais e espaciais na aparência e possuiria paralaxe, nenhuma das quais foi observada. Em vez disso, Olimpiodoro propôs uma origem celestial para a Via Láctea. Este conceito posteriormente ganhou influência significativa na tradição acadêmica islâmica.

O astrônomo persa Al-Biruni (973–1048) apresentou a hipótese de que a Via Láctea compreende "uma coleção de incontáveis ​​fragmentos da natureza de estrelas nebulosas". Avempace (falecido em 1138), um astrônomo andaluz, sugeriu que a Via Láctea consistia em numerosas estrelas, mas apresentada como uma imagem contínua dentro da atmosfera da Terra, fundamentando esta afirmação com sua observação de uma conjunção Júpiter-Marte em 1106 ou 1107. Em seu tratado Tadhkira, o astrônomo persa Nasir al-Din al-Tusi (1201–1274) articulado: "A Via Láctea, ou seja, a Galáxia, é composta por um grande número de estrelas pequenas e fortemente agrupadas, que, devido à sua concentração e tamanho diminuto, aparecem como manchas nebulosas. Consequentemente, sua coloração foi comparada ao leite." Ibn Qayyim al-Jawziyya (1292–1350) postulou que a Via Láctea representa "uma miríade de pequenas estrelas agrupadas na esfera das estrelas fixas".

Observações com instrumentos telescópicos

A evidência definitiva da composição estelar da Via Láctea surgiu em 1610, quando Galileu Galilei, utilizando um telescópio para o seu estudo, constatou que ela compreendia uma imensa multidão de estrelas ténues. Galileu também inferiu que o aspecto visual da Via Láctea resultou da refração atmosférica. Num tratado de 1755, Immanuel Kant, com base no trabalho anterior de Thomas Wright, formulou com precisão a hipótese de que a Via Láctea poderia ser um corpo celeste em rotação composto por um vasto número de estrelas, ligadas gravitacionalmente de uma forma análoga ao Sistema Solar, mas numa escala significativamente maior. De uma perspectiva interna deste disco, a formação estelar resultante se manifestaria como uma faixa luminosa no céu. Tanto Wright quanto Kant conjecturaram ainda que certas nebulosas observáveis ​​no céu noturno poderiam constituir "galáxias" distintas, análogas à nossa. Kant designou tanto a Via Láctea quanto essas "nebulosas extragalácticas" como "universos-ilhas", uma nomenclatura que permaneceu em uso até a década de 1930.

Em 1785, William Herschel conduziu o esforço inicial para delinear a morfologia da Via Láctea e a localização do Sol dentro dela. Ele conseguiu isso enumerando meticulosamente estrelas em várias regiões celestes observáveis, gerando posteriormente um diagrama que representava a forma da Via Láctea com o Sistema Solar situado perto de seu núcleo.

Lord Rosse, em 1845, desenvolveu um novo telescópio que lhe permitiu diferenciar entre nebulosas elípticas e espirais. Além disso, ele resolveu com sucesso fontes pontuais individuais dentro de algumas dessas nebulosas, apoiando assim a hipótese anterior de Kant.

A investigação de Jacobus Kapteyn em 1904 sobre os movimentos próprios estelares revelou que esses movimentos não eram arbitrários, ao contrário da crença contemporânea. Ele observou que as estrelas poderiam ser categorizadas em duas correntes distintas, movendo-se em trajetórias quase opostas. Posteriormente, as descobertas de Kapteyn foram reconhecidas como a evidência inaugural da rotação da Via Láctea, uma descoberta que culminou na identificação da rotação galáctica por Bertil Lindblad e Jan Oort.

Em 1917, Heber Doust Curtis observou a nova S Andromedae dentro da Grande Nebulosa de Andrômeda (objeto Messier 31). O exame subsequente dos arquivos fotográficos levou-o a identificar mais 11 novas. Curtis notou que estas novas eram, em média, dez magnitudes mais fracas do que as observadas na Via Láctea, o que lhe permitiu estimar uma distância de 150.000 parsecs. Posteriormente, ele defendeu a hipótese dos "universos-ilhas", que postulava que as nebulosas espirais constituíam galáxias independentes. O Grande Debate de 1920, envolvendo Harlow Shapley e Heber Curtis, abordou a natureza fundamental da Via Láctea, das nebulosas espirais e da escala do Universo. Para fundamentar sua afirmação de que a Grande Nebulosa de Andrômeda era uma galáxia externa, Curtis citou a presença de faixas escuras, análogas às nuvens de poeira da Via Láctea, e um deslocamento Doppler substancial. Edwin Hubble resolveu definitivamente esta controvérsia no início da década de 1920, utilizando o telescópio Hooker de 2,5 m (100 pol.) no Observatório Mount Wilson. As capacidades aprimoradas de coleta de luz deste instrumento permitiram-lhe gerar fotografias astronômicas que transformaram as regiões periféricas de certas nebulosas espirais em estrelas discretas. Além disso, Hubble identificou diversas variáveis ​​Cefeidas, que empregou como velas padrão para determinar as distâncias das nebulosas. Os seus cálculos indicaram que a Nebulosa de Andrómeda estava a 275.000 parsecs do Sol, uma distância que exclui a sua inclusão na Via Láctea.

Observações de Satélite

A espaçonave Gaia da Agência Espacial Europeia (ESA) gera estimativas de distância medindo a paralaxe de aproximadamente um bilhão de estrelas, mapeando assim a Via Láctea.

Os dados adquiridos de Gaia foram caracterizados como "transformacionais". As estimativas sugerem que Gaia aumentou o número de observações estelares de aproximadamente 2 milhões na década de 1990 para 2 mil milhões. Esta missão também expandiu o volume espacial mensurável por um fator de 100 no raio e melhorou a precisão por um fator de 1.000.

Um estudo de 2020 concluiu que Gaia identificou um movimento oscilante dentro da galáxia, potencialmente atribuível a "torques de um desalinhamento do eixo de rotação do disco em relação ao eixo principal de um halo não esférico, ou de matéria acumulada no halo adquirido durante o final do outono, ou de galáxias satélites próximas e em interação e suas consequentes marés." Além disso, investigações preliminares e mapas associados relativos aos campos magnéticos da Via Láctea foram relatados em abril de 2024.

Astrografia

Localização e vizinhança da Sun

O Sol está situado perto da borda interna do Braço de Órion, especificamente dentro da Fluff Local da Bolha Local, posicionado entre a onda Radcliffe e as estruturas lineares Divididas (anteriormente conhecidas como Cinturão de Gould). De acordo com análises da órbita estelar em torno de Sgr A* conduzidas por Gillessen et al. (2016), a distância estimada do Sol ao Centro Galáctico é de 27,14 ± 0,46 kly (8,32 ± 0,14 kpc). Por outro lado, Boehle et al. (2016), empregando uma análise de órbita estelar semelhante, determinou um valor ligeiramente menor de 25,64 ± 0,46 kly (7,86 ± 0,14 kpc). O Sol está atualmente localizado 5–30 parsecs (16–98 anos) acima ou ao norte do plano central do disco galáctico. A distância aproximada que separa o braço local do braço de Perseu adjacente é de 2.000 parsecs (6.500 anos-luz). Consequentemente, o Sol e todo o Sistema Solar residem na zona galáctica habitável da Via Láctea.

Dentro de uma esfera de raio de 15 parsecs (49 anos-luz) do Sol, aproximadamente 208 estrelas exibem uma magnitude absoluta mais brilhante que 8,5, resultando em uma densidade estelar de uma estrela por 69 parsecs cúbicos, ou uma estrela por 2.360 anos-luz cúbicos. Por outro lado, dentro de 5 parsecs (16 anos-luz) do Sol, 64 estrelas conhecidas (excluindo quatro anãs marrons) foram identificadas, produzindo uma densidade de cerca de uma estrela por 8,2 parsecs cúbicos, ou uma por 284 anos-luz cúbicos. Esta disparidade sublinha a prevalência significativamente maior de estrelas fracas em comparação com estrelas brilhantes; por exemplo, todo o céu contém aproximadamente 500 estrelas mais brilhantes que a magnitude aparente 4, mas 15,5 milhões de estrelas são mais brilhantes que a magnitude aparente 14.

O ápice solar, também conhecido como o ápice da trajetória do Sol, denota a direção da trajetória do Sol através do Padrão Local de Repouso dentro da Via Láctea. O vetor geral do movimento galáctico do Sol aponta em direção à estrela Deneb na constelação de Cygnus, posicionada em um arco celeste de aproximadamente 90 graus em relação ao Centro Galáctico. Prevê-se que a órbita do Sol em torno da Via Láctea seja em grande parte elíptica, sujeita a perturbações induzidas pelos braços espirais galácticos e distribuições de massa não uniformes. Além disso, o Sol atravessa o plano galáctico aproximadamente 2,7 vezes por órbita. Este comportamento oscilatório se assemelha conceitualmente ao de um oscilador harmônico simples desprovido de força de amortecimento. Historicamente, supôs-se que essas oscilações se correlacionavam com períodos de eventos de extinção em massa na Terra; no entanto, uma nova análise dos efeitos do trânsito do Sol através da estrutura espiral, com base em dados de CO, não conseguiu estabelecer tal correlação.

O Sistema Solar requer aproximadamente 240 milhões de anos para completar uma única órbita da Via Láctea, um período conhecido como ano galáctico. Consequentemente, estima-se que o Sol tenha completado 18-20 órbitas ao longo de sua existência e 1/1250 de revolução desde o surgimento dos humanos. A velocidade orbital do Sistema Solar em torno do Centro Galáctico é de aproximadamente 220 km/s (490.000 mph), o que constitui 0,073% da velocidade da luz. Dentro da heliosfera, o Sol viaja a uma velocidade de 84.000 km/h (52.000 mph). A esta velocidade, o Sistema Solar levaria aproximadamente 1.400 anos para percorrer um ano-luz, ou 8 dias para cobrir uma unidade astronômica (UA). A trajetória do Sistema Solar é direcionada para a constelação zodiacal do Escorpião, que se alinha com a eclíptica.

Quadrantes Galácticos

Um quadrante galáctico refere-se a um dos quatro setores circulares que delineiam a Via Láctea. Na prática astronômica, a definição desses quadrantes galácticos é baseada no sistema de coordenadas galácticas, que estabelece o Sol como o ponto de origem para esta estrutura de mapeamento.

Os quadrantes são designados usando números ordinais, como "1º quadrante galáctico", "segundo quadrante galáctico" ou "terceiro quadrante da Via Láctea". Quando observados do pólo norte galáctico, com 0° (zero grau) definido como o raio que se estende do Sol através do Centro Galáctico, os quadrantes são organizados da seguinte forma:

A longitude galáctica (ℓ) aumenta no sentido anti-horário (rotação positiva) quando vista do norte do Centro Galáctico (um ponto de vista a várias centenas de milhares de anos-luz da Terra, em direção à constelação Coma Berenices). Por outro lado, se observado do sul do Centro Galáctico (um ponto de vista igualmente distante na constelação do Escultor), ℓ aumentaria no sentido horário (rotação negativa).

Características Gerais

Tamanho

A Via Láctea é uma das duas maiores galáxias do Grupo Local, ao lado da Galáxia de Andrômeda. No entanto, as dimensões precisas do seu disco galáctico e a sua contribuição para o diâmetro isofotal permanecem assuntos de investigação em curso. As estimativas sugerem que a maioria das estrelas da galáxia residem num diâmetro de 26 quiloparsecs (80.000 anos-luz). Além do disco mais externo, a população estelar diminui significativamente, ficando bem abaixo das extrapolações baseadas em um disco exponencial com o comprimento da escala do disco interno.

As metodologias astronômicas para definir o tamanho das galáxias são diversas, e cada abordagem pode produzir resultados variados. O padrão D₂₅ é o mais utilizado, delineando o isófoto onde o brilho fotométrico de uma galáxia na banda B (comprimento de onda de 445 nm, dentro do espectro visível azul) atinge 25 mag/arcsec². Uma investigação de 1997 realizada por Goodwin e colegas comparou a distribuição de estrelas variáveis ​​Cefeidas em 17 outras galáxias espirais com aquelas da Via Láctea, modelando posteriormente a sua correlação com o brilho da superfície. Esta pesquisa estabeleceu o diâmetro isofotal da Via Láctea em 26,8 ± 1,1 quiloparsecs (87.400 ± 3.600 anos-luz). Esta determinação foi baseada na suposição de um disco galáctico exponencial, adotando um brilho de superfície central (μ§4_{5§) de 22,1±0,3 B-mag/arcsec⁻² e um comprimento de escala de disco (h) de 5,0 ± 0,5 kpc (16.300 ± 1.600 anos-ano).}

Este diâmetro é notavelmente menor que o da Galáxia de Andrômeda e marginalmente abaixo do tamanho isofotal médio de 28,3 kpc (92.000 anos-ano) observado em galáxias comparáveis. A investigação concluiu que, contrariamente às suposições anteriores generalizadas, nem a Via Láctea nem a Galáxia de Andrómeda são galáxias espirais excepcionalmente grandes; em vez disso, eles são representativos de galáxias espirais comuns e médias. Para contextualizar a imensa escala física da Via Láctea, se o Sistema Solar, abrangendo a órbita de Netuno, fosse miniaturizado para as dimensões de um quarto dos EUA (24,3 mm (0,955 pol.)), a Via Láctea se aproximaria pelo menos da maior extensão linear norte-sul dos Estados Unidos contíguos. Um estudo ainda anterior, realizado em 1978, estimou um diâmetro menor da Via Láctea de aproximadamente 23 kpc (75.000 anos-ano). Em 2015, um artigo de pesquisa documentou a presença de um filamento estelar semelhante a um anel, denominado Anel Triângulo-Andrômeda (Anel TriAnd), que ondula acima e abaixo do plano galáctico relativamente plano da Via Láctea. Tanto o Anel TriAnd quanto o Anel Monoceros foram inicialmente propostos como produtos de oscilações de disco e subsequente envolvimento em torno da Via Láctea, estendendo-se até um diâmetro de pelo menos 50 kpc (160.000 anos-luz). Esta interpretação sugeriu que estas estruturas poderiam constituir parte do disco externo da Via Láctea, implicando assim um disco estelar maior. No entanto, um estudo mais recente de 2018 invalidou parcialmente esta hipótese, concluindo que o Anel Monoceros, A13 e o Anel TriAnd são sobredensidades estelares que foram ejetadas do disco estelar primário. Esta conclusão revisada foi substanciada pela dispersão de maior velocidade observada das estrelas RR Lyrae nessas regiões, o que se alinha com as características dos membros do halo.

Um estudo distinto de 2018 forneceu evidências da presença altamente provável de estrelas de disco localizadas a 26–31,5 kpc (84.800–103.000 anos-luz) do Centro Galáctico, e potencialmente ainda mais longe. Esta descoberta se estende significativamente além do limite anteriormente estimado de aproximadamente 13-20 kpc (40.000-70.000 anos-ano), que anteriormente era considerado o ponto de declínio abrupto para a densidade estelar do disco, implicando que poucas ou nenhuma estrela foi prevista além deste limite, exceto aquelas que compõem a antiga população do halo galáctico.

Em 2020, a pesquisa projetou que a periferia do halo de matéria escura da Via Láctea estaria situada em aproximadamente 292 ± 61 kpc (952.000 ± 199.000 anos-ano) de seu núcleo, correspondendo a um diâmetro de 584 ± 122 kpc (1,905 ± 0,3979 Mly). Ao mesmo tempo, estima-se que o disco estelar da Via Láctea tenha uma espessura de aproximadamente 1,35 kpc (4.000 anos-ano).

Massa

A massa total da Via Láctea é estimada em aproximadamente 0,88 trilhão de massas solares (8,8×10¹¹ massas solares), determinada pela definição da galáxia dentro de um raio de corte de 200 kpc. As estimativas de massa para a Via Láctea apresentam variação considerável, influenciadas pelos métodos e conjuntos de dados específicos utilizados. O limite inferior desse intervalo estimado é 5,8×10^§1314§ massas solares (M_☉), um valor um pouco menor que o da Galáxia de Andrômeda.

Em 2009, medições realizadas usando o Very Long Baseline Array revelaram velocidades estelares atingindo 254 km/s (570.000 mph) na borda externa da Via Láctea. Como a velocidade orbital depende da massa total contida no raio orbital, essas descobertas implicam uma massa maior para a Via Láctea, aproximadamente equivalente à massa da Galáxia de Andrômeda de 7×10¹¹ M_☉ dentro de 160.000 ly (49 kpc) de seu núcleo. Análises subsequentes em 2010, com base em medições de velocidade radial de estrelas halo, determinaram que a massa contida em 80 quiloparsecs era 7ק13_14§§1718§ M_☉. Uma investigação de 2014 estimou a massa total de toda a Via Láctea em 8,5ק25_26§§2930§ M_☉, o que representa apenas metade da massa da Via Láctea. Galáxia de Andrômeda. Mais recentemente, uma avaliação de 2019 colocou a massa da Via Láctea em 1,29ק37_{38§§4142§ M☉.}

Uma parte substancial da massa da Via Láctea é atribuída à matéria escura, uma forma enigmática e indetectável de matéria que interage gravitacionalmente com a matéria bariônica. Supõe-se que um halo de matéria escura se estenda de maneira relativamente uniforme a distâncias superiores a cem quiloparsecs (kpc) do Centro Galáctico. Simulações matemáticas da Via Láctea propõem que a massa de matéria escura varia de 1–1,5×10¹² M_☉. Pesquisas realizadas em 2013 e 2014 indicaram uma faixa de massa para a matéria escura, com estimativas tão altas quanto 4,5ק13_{14§§1718§ M☉ e tão baixas quanto 8ק2526§§2930§ M☉. Em contraste, a massa cumulativa de todas as estrelas na Via Láctea é estimada entre 4,6ק3738§§4142§ M☉ e 6,43ק4950§§5354§ M☉.}

Além de sua população estelar, a galáxia também contém gás interestelar, que é composto de 90% de hidrogênio e 10% de hélio. massa. Deste hidrogénio, dois terços existem na forma atómica, enquanto o terço restante é hidrogénio molecular. O gás interestelar dentro da Via Láctea constitui aproximadamente 10% a 15% da massa estelar total. Além disso, a poeira interestelar contribui com mais 1% para a massa total de gás.

Em março de 2019, os astrônomos publicaram descobertas indicando que a massa virial da Via Láctea é 1,54×10¹² massas solares dentro de um raio aproximado de 39,5 kpc (130.000 ly). Este número representa mais que o dobro das estimativas de investigações anteriores, implicando que a matéria escura representa aproximadamente 90% da massa total da galáxia.

Por outro lado, em setembro de 2023, os astrônomos anunciaram descobertas sugerindo que a massa virial da Via Láctea é de apenas 2,06×10¹¹ massas solares, o que é apenas um décimo da massa solar. os valores derivados de pesquisas anteriores. Esta estimativa de massa revisada foi calculada usando dados adquiridos pela espaçonave Gaia.

Curva de rotação

As estrelas e o gás dentro da Via Láctea exibem rotação diferencial em torno do seu centro galáctico, o que implica que o período de rotação varia com base na localização. Característica das galáxias espirais, a velocidade orbital da maioria das estrelas da Via Láctea mostra uma dependência mínima da distância ao núcleo. Além do bojo central e longe da borda externa, a velocidade orbital estelar média varia de 200 a 220 km/s. Consequentemente, o período orbital de uma estrela típica é aproximadamente proporcional ao comprimento do seu caminho orbital. Este fenômeno contrasta com o Sistema Solar, onde prevalece a dinâmica gravitacional de dois corpos, levando a velocidades orbitais distintas para diferentes trajetórias. Este comportamento rotacional é caracterizado pela curva de rotação (conforme representado na figura).

Se a Via Láctea compreendesse apenas a massa observada em estrelas, gás e outras matérias bariônicas (comuns), sua velocidade de rotação diminuiria com o aumento da distância do centro galáctico. No entanto, a curva de rotação observada empiricamente permanece notavelmente plana, sugerindo a presença de massa adicional indetectável através da radiação eletromagnética. Essa discrepância é atribuída à matéria escura. A curva de rotação da Via Láctea é consistente com a curva de rotação universal observada em galáxias espirais, fornecendo evidências convincentes da existência de matéria escura nas galáxias. Por outro lado, um contingente menor de astrônomos postula que uma modificação das leis gravitacionais poderia explicar a curva de rotação observada.

Velocidade peculiar

Embora a relatividade especial postule a ausência de um referencial inercial "preferido" no espaço para comparar a Via Láctea, a galáxia, no entanto, possui uma velocidade relativa aos referenciais cosmológicos.

O fluxo de Hubble, caracterizado pelo movimento aparente de aglomerados de galáxias resultantes da expansão cósmica, serve como um referencial significativo. Galáxias individuais, como a Via Láctea, exibem velocidades peculiares que se desviam deste fluxo cósmico médio. Consequentemente, para uma comparação significativa do movimento da Via Láctea em relação ao fluxo do Hubble, é imperativo delinear um volume cósmico suficientemente extenso onde a expansão universal substitua os movimentos estocásticos localizados. Dentro de um volume suficientemente grande, o movimento galáctico médio alinha-se com o fluxo do Hubble. As estimativas astronômicas atuais sugerem que a velocidade da Via Láctea é de aproximadamente 630 km/s (1.400.000 mph) em relação a este referencial co-móvel localizado.

A trajetória da Via Láctea é geralmente orientada em direção ao Grande Atrator e outros aglomerados de galáxias proeminentes, notadamente o Superaglomerado Shapley, situado além dele. O Grupo Local, um conjunto de galáxias ligadas gravitacionalmente que abrange a Via Láctea e a Galáxia de Andrômeda, constitui um componente do Superaglomerado Local, que está centrado na proximidade do Aglomerado de Virgem. Apesar de sua recessão mútua a 967 km/s (2.160.000 mph) consistente com o fluxo do Hubble, esta velocidade observada é menor do que a prevista para sua separação de 16,8 milhões de pc, uma discrepância atribuída à interação gravitacional entre o Grupo Local e o Aglomerado de Virgem. momento. Em relação a este quadro específico, a velocidade da Via Láctea é medida em 552 ± 6 km/s (1.235.000 ± 13.000 mph), direcionada para ascensão reta de 10,5 e declinação de -24° (época J2000), uma região próxima ao núcleo de Hydra. Este movimento galáctico é detectado por satélites observacionais, incluindo o Cosmic Background Explorer (COBE) e a Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), manifestando-se como uma anisotropia dipolo na CMB; os fótons em equilíbrio térmico dentro do quadro CMB sofrem um deslocamento para o azul na direção do movimento e um deslocamento para o vermelho na direção oposta.

Estima-se que a Via Láctea hospede entre 100 e 400 bilhões de estrelas, acompanhadas por pelo menos um número equivalente de planetas. A quantificação precisa continua a ser um desafio, dependendo da enumeração precisa de estrelas de massa muito baixa, que são particularmente difíceis de detetar, especialmente para além de distâncias de 300 anos-luz (90 parsecs) do Sol. Em contraste, acredita-se que a galáxia adjacente de Andrômeda compreenda aproximadamente um trilhão (1.012) estrelas. Na Via Láctea, as estimativas sugerem a presença de dez mil milhões de anãs brancas, mil milhões de estrelas de neutrões e cem milhões de buracos negros estelares. As regiões intersticiais entre as estrelas são ocupadas por um disco de gás e poeira, conhecido coletivamente como meio interestelar. Este disco interestelar exibe uma extensão radial pelo menos comparável à da distribuição estelar, com a sua camada gasosa variando em espessura desde centenas de anos-luz para o gás mais frio até milhares de anos-luz para o gás mais quente.

A Via Láctea contém entre 100 e 400 bilhões de estrelas e pelo menos essa quantidade de planetas. Um número exato dependeria da contagem do número de estrelas de massa muito baixa, que são difíceis de detectar, especialmente a distâncias superiores a 300 ly (90 pc) do Sol. Como comparação, a vizinha Galáxia de Andrômeda contém cerca de um trilhão (10¹²) de estrelas. A Via Láctea pode conter dez bilhões de anãs brancas, um bilhão de estrelas de nêutrons e cem milhões de buracos negros estelares. Preenchendo o espaço entre as estrelas está um disco de gás e poeira chamado meio interestelar. Este disco tem pelo menos uma extensão de raio comparável à das estrelas, enquanto a espessura da camada de gás varia de centenas de anos-luz para o gás mais frio a milhares de anos-luz para o gás mais quente.

O disco estelar da Via Láctea carece de uma fronteira definitiva e abrupta, além da qual as estrelas estão totalmente ausentes. Em vez disso, a densidade estelar diminui progressivamente com o aumento da distância radial do centro galáctico. Especificamente, além de um raio aproximado de 40.000 anos-luz (13 quiloparsecs) do núcleo, a contagem estelar por parsec cúbico diminui significativamente mais rapidamente com o aumento do raio. Circundando o disco galáctico está um halo esférico composto de estrelas e aglomerados globulares, que se estende consideravelmente para fora, mas é espacialmente limitado pela dinâmica orbital das duas galáxias satélites da Via Láctea, as Grandes e Pequenas Nuvens de Magalhães, cuja abordagem perigaláctica está a aproximadamente 180.000 anos-luz (55 quiloparsecs) do Centro Galáctico. A esta distância ou além dela, a influência gravitacional das Nuvens de Magalhães provavelmente perturbaria as órbitas da maioria dos constituintes do halo. Consequentemente, estes objetos seriam provavelmente expulsos do domínio gravitacional imediato da Via Láctea. A magnitude visual absoluta integrada estimada da Via Láctea é de aproximadamente -20,9.

Observações utilizando métodos de microlentes gravitacionais e de trânsito planetário sugerem que o número de exoplanetas ligados gravitacionalmente a estrelas dentro da Via Láctea é pelo menos equivalente ao número de estrelas, com dados de microlentes implicando ainda que os planetas rebeldes e não ligados superam as próprias estrelas. Com base num estudo de janeiro de 2013 do sistema de cinco planetas Kepler-32 conduzido pelo observatório espacial Kepler, estima-se que a Via Láctea contenha uma média de pelo menos um planeta por estrela, levando a uma população planetária total de 100-400 mil milhões. Ao mesmo tempo, uma análise separada dos dados do Kepler, também de janeiro de 2013, projetou que existem no mínimo 17 bilhões de exoplanetas do tamanho da Terra na Via Láctea.

Em Novembro de 2013, os astrónomos indicaram, com base em dados da missão espacial Kepler, que cerca de 40 mil milhões de planetas do tamanho da Terra poderiam orbitar dentro das zonas habitáveis ​​de estrelas semelhantes ao Sol e de anãs vermelhas na Via Láctea. Destes, estima-se que aproximadamente 11 mil milhões orbitem estrelas semelhantes ao Sol. Uma investigação de 2016 sugeriu que o exoplaneta mais próximo está situado a 4,2 anos-luz de distância, orbitando a anã vermelha Proxima Centauri. Estes planetas do tamanho da Terra são potencialmente mais prevalentes do que os gigantes gasosos, embora as suas dimensões mais pequenas os tornem mais difíceis de identificar a distâncias significativas. Além dos exoplanetas, a detecção de “exocometas” – cometas originados fora do Sistema Solar – sugere a sua potencial onipresença na Via Láctea. Estimativas mais recentes de novembro de 2020 propõem a existência de mais de 300 milhões de exoplanetas habitáveis na Via Láctea.

Em contraste com galáxias mais distantes em todo o universo, a Via Láctea exibe uma luminosidade de neutrinos comparativamente baixa, classificando-a consequentemente como um "deserto de neutrinos".

Estrutura

A Via Láctea é caracterizada por uma região central em forma de barra circundada por um disco distorcido composto por gás, poeira e estrelas. A sua distribuição de massa alinha-se estreitamente com o tipo Sbc no sistema de classificação do Hubble, indicativo de galáxias espirais que possuem braços espirais relativamente abertos. Hipóteses iniciais sobre a classificação da Via Láctea como uma galáxia espiral barrada, em vez de uma espiral convencional, surgiram entre os astrônomos durante a década de 1960. Estas proposições foram corroboradas pelas observações do Telescópio Espacial Spitzer em 2005, que revelaram que a barra central da Via Láctea é mais extensa do que se estimava anteriormente.

Centro Galáctico

O Sol está situado a aproximadamente 25.000–28.000 anos-luz (7,7–8,6 quiloparsecs) do Centro Galáctico. Esta distância é determinada através de metodologias geométricas ou pela avaliação de objetos astronômicos específicos funcionando como velas padrão, com diversas técnicas produzindo valores dentro desta faixa geral. Dentro dos quiloparsecs mais internos (aproximadamente 10.000 anos-luz de raio), uma densa agregação de estrelas predominantemente antigas forma uma estrutura aproximadamente esferoidal conhecida como bojo. Uma hipótese sugere que a Via Láctea pode não ter uma protuberância verdadeira, atribuindo isso a colisões e fusões galácticas passadas, e em vez disso possui apenas uma pseudoprotuberância gerada pela sua barra central. No entanto, persiste uma ambiguidade considerável na literatura científica relativamente à distinção entre a estrutura em forma de casca de amendoim resultante das instabilidades das barras e uma protuberância potencial caracterizada por um raio de meia-luz previsto de 0,5 quiloparsecs.

O Centro Galáctico é identificado por uma fonte de rádio intensa designada Sagitário A* (pronuncia-se Estrela A de Sagitário). A análise do movimento material em torno deste ponto central sugere que Sagitário A* hospeda uma entidade massiva e compacta. Esta concentração de massa substancial é interpretada de forma mais plausível como um buraco negro supermassivo (SMBH), possuindo uma massa estimada equivalente a 4,1-4,5 milhões de massas solares. A taxa de acréscimo do SMBH se alinha com a de um núcleo galáctico inativo, aproximada em §67§×10⁻⁵ M_☉ anualmente. Além disso, evidências observacionais sugerem a presença de SMBHs perto do núcleo da maioria das galáxias típicas.

As características precisas da barra da Via Láctea continuam a ser um assunto de discussão contínua, com estimativas para o seu meio comprimento variando entre 1 e 5 quiloparsecs (3.000-16.000 anos-luz) e a sua orientação variando entre 10 e 50 graus em relação à linha de visão da Terra em direção ao Centro Galáctico. Alguns pesquisadores propõem que a Via Láctea incorpora duas barras separadas, uma embutida na outra. No entanto, as estrelas do tipo RR Lyrae não delineiam uma barra galáctica conspícua. Esta barra pode estar envolvida por uma estrutura denominada “anel de 5 kpc”, que abrange uma proporção substancial do hidrogénio molecular da Via Láctea e a maioria dos seus processos de formação estelar. Se observado da Galáxia de Andrômeda, este anel constituiria a característica mais luminosa da Via Láctea. As emissões de raios X que emanam do núcleo exibem alinhamento com as estrelas massivas que circundam a barra central e a cordilheira galáctica.

Em junho de 2023, uma equipe de astrônomos, liderada por Naoko Kurahashi Neilson, anunciou a detecção inaugural de neutrinos emanados do plano galáctico da Via Láctea, alcançada por meio de uma nova técnica de neutrinos em cascata, gerando assim a primeira visualização de nossa galáxia baseada em neutrinos.

Raios gama e raios X

Desde 1970, múltiplas missões de detecção de raios gama identificaram raios gama de 511 keV originários das proximidades do Centro Galáctico. Esses raios gama resultam da aniquilação de pósitrons (antielétrons) com elétrons. Um estudo de 2008 revelou que a distribuição espacial destas fontes de raios gama se correlaciona com a dos binários de raios X de baixa massa, sugerindo que estes binários emitem pósitrons e elétrons para o espaço interestelar, onde desaceleram e aniquilam. Os satélites da NASA e da ESA conduziram estas observações. As descobertas iniciais em 1970 indicaram uma região emissora com aproximadamente 10.000 anos-luz de diâmetro, possuindo uma luminosidade equivalente a cerca de 10.000 Sóis.

Em 2010, dados do Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi revelaram duas bolhas esféricas colossais de emissão gama de alta energia situadas a norte e a sul do núcleo da Via Láctea. Cada bolha mede aproximadamente 25.000 anos-luz (7,7 kpc) de diâmetro, constituindo cerca de um quarto do diâmetro estimado da galáxia, e se estende em direção às constelações de Grus e Virgem no céu noturno do Hemisfério Sul. Observações subsequentes de radiofrequência realizadas com o Telescópio Parkes identificaram emissões polarizadas ligadas a essas bolhas de Fermi. Estas descobertas são interpretadas com mais precisão como um fluxo magnetizado impulsionado pela formação de estrelas nos 640 anos-luz centrais (200 pc) da Via Láctea.

Em 5 de janeiro de 2015, a NASA documentou uma explosão de raios X sem precedentes emanando de Sagitário A*, que era 400 vezes mais brilhante do que as emissões típicas. Acredita-se que este evento extraordinário tenha resultado da perturbação das marés de um asteroide quando ele mergulhou no buraco negro ou do complexo emaranhado de linhas de campo magnético dentro do gás que se acumula em Sagitário A*.

Braços espirais

Além do domínio gravitacional da barra galáctica, o meio interestelar e as populações estelares dentro do disco da Via Láctea estão organizadas em quatro braços espirais distintos. Estes braços espirais apresentam caracteristicamente uma maior densidade de gás e poeira interestelar em comparação com a média galáctica, juntamente com uma elevada concentração de formação estelar, evidenciada pela prevalência de regiões H II e nuvens moleculares.

A estrutura espiral precisa da Via Láctea continua a ser um assunto de debate contínuo, sem nenhum consenso definitivo relativamente à morfologia dos seus braços. Os padrões espirais logarítmicos idealizados oferecem apenas uma representação aproximada das características da vizinhança solar, dado que os braços galácticos frequentemente exibem ramificações, fusões, torções inesperadas e irregularidades inerentes. A hipótese de posicionar o Sol dentro de um esporão ou braço local sublinha esta complexidade, sugerindo que tais características provavelmente não são anómalas, mas sim comuns em toda a Via Láctea. As estimativas para o ângulo de inclinação desses braços variam consideravelmente, variando de aproximadamente 7° a 25°. É geralmente postulado que quatro braços espirais se originam perto do Centro Galáctico, identificados a seguir, com suas configurações espaciais representadas na ilustração anexa:

O braço Scutum-Centaurus e o braço Carina-Sagitário são duas formações espirais cujos pontos tangentes estão dentro do caminho orbital do Sol em torno do Centro Galáctico. Se estes braços possuíssem uma sobredensidade estelar em relação à densidade estelar média do disco galáctico, isto seria discernível através da contagem de estrelas perto destes pontos tangentes. Duas pesquisas independentes utilizando luz infravermelha próxima, que é particularmente sensível às gigantes vermelhas e minimamente afetada pela extinção de poeira, identificaram a superabundância prevista no braço Scutum-Centaurus, mas não no braço Carina-Sagitário. Especificamente, o braço Scutum-Centaurus exibiu aproximadamente 30% mais gigantes vermelhas do que seria previsto na ausência de um braço espiral.

Esta observação implica que a Via Láctea compreende principalmente dois braços estelares principais: o braço Perseu e o braço Scutum-Centaurus. Os braços restantes, por outro lado, exibem um excesso de gás, mas não uma superabundância de estrelas mais velhas. No entanto, em dezembro de 2013, os astrónomos determinaram que a distribuição espacial das estrelas jovens e das regiões ativas de formação estelar se alinha com um modelo espiral de quatro braços da Via Láctea. Consequentemente, a Via Láctea parece manifestar dois braços espirais quando traçada por populações estelares mais antigas, mas quatro braços espirais quando delineada por gás e estrelas nascentes. A razão subjacente para esta aparente inconsistência permanece sem solução.

O astrônomo van Woerden e seus colaboradores identificaram o braço de quase 3 kpc (também conhecido como braço de 3 kpc em expansão ou braço de 3 kpc) na década de 1950, utilizando medições de rádio de 21 centímetros de hidrogênio atômico (H^I). As observações revelaram a sua expansão a partir do bojo central a velocidades superiores a 50 km/s. Este braço está situado no quarto quadrante galáctico, a aproximadamente 5,2 kpc do Sol e 3,3 kpc do Centro Galáctico. Posteriormente, em 2008, o braço Far 3 kpc foi identificado pelo astrônomo Tom Dame do Center for Astrophysics | Harvard e Harvard Smithsoniano. Esta contraparte reside no primeiro quadrante galáctico, posicionado a 3 kpc (aproximadamente 10.000 anos-luz) do Centro Galáctico.

Uma simulação de 2011 propôs que a morfologia do braço espiral da Via Láctea pode ter se originado de interações gravitacionais recorrentes com a galáxia elíptica anã de Sagitário.

As hipóteses sugerem que a Via Láctea exibe dois padrões espirais distintos: um interior, rapidamente padrão giratório associado ao braço de Sagitário e um padrão externo de rotação mais lenta compreendendo os braços Carina e Perseu, caracterizado por estruturas firmemente enroladas. De acordo com este modelo, que é apoiado por simulações numéricas da dinâmica do braço espiral, o padrão externo se manifestaria como um pseudoanel externo, com ambos os padrões interconectados pelo braço Cygnus. Além dos braços espirais primários fica o Anel Monoceros, também conhecido como Anel Externo, que se supõe ser uma estrutura estelar e gasosa agregada de outras galáxias há bilhões de anos. Por outro lado, um segmento da comunidade científica reafirmou recentemente a perspectiva de que a estrutura de Monoceros representa apenas uma densidade excessiva resultante da morfologia alargada e deformada do disco espesso da Via Láctea. O próprio disco da Via Láctea exibe uma deformação em forma de S.

Halo

Envolvendo o disco galáctico existe um halo esferoidal composto por estrelas antigas e aglomerados globulares, com 90% destes objetos residindo num raio de 100.000 anos-luz (30 kpc) do Centro Galáctico. No entanto, alguns aglomerados globulares, incluindo PAL 4 e AM 1, foram detectados a distâncias superiores a 200.000 anos-luz do Centro Galáctico. Aproximadamente 40% dos aglomerados da Via Láctea exibem órbitas retrógradas, indicando movimento contrário à rotação geral da galáxia. Os aglomerados globulares podem traçar órbitas em forma de roseta em torno da Via Láctea, uma trajetória distinta das trajetórias elípticas simples dos planetas que orbitam uma estrela. Embora o disco galáctico contenha poeira obscurecedora em certos comprimentos de onda, o componente halo é em grande parte desprovido de tal material. A formação estelar vigorosa ocorre dentro do disco, particularmente nas regiões de alta densidade dos braços espirais; no entanto, este processo está ausente no halo devido à escassez de gás frio necessário para o colapso estelar. Além disso, os clusters abertos estão predominantemente situados no disco.

As descobertas do início do século XXI melhoraram significativamente a nossa compreensão da complexidade estrutural da Via Láctea. A revelação de que o disco da Galáxia de Andrômeda (M31) se estende consideravelmente além das estimativas anteriores sugere uma extensão semelhante e mais expansiva para o disco da Via Láctea. Esta hipótese é fundamentada por evidências da identificação da extensão do braço externo do braço Cygnus e uma extensão comparável do braço Scutum-Centaurus. A detecção da galáxia elíptica anã de Sagitário também levou à observação de uma faixa de detritos galácticos, formada à medida que a órbita polar da anã e a interação gravitacional com a Via Láctea a perturbavam progressivamente. Após a descoberta em 2004 de um anel de detritos galácticos no plano orbitando a Via Láctea, foi inicialmente postulado que este material constituía os restos de um sistema denominado Galáxia Anã do Cão Maior. No entanto, perspectivas académicas alternativas atribuíram estes detritos à deformação galáctica, um ponto de vista que ganhou ainda mais apoio a partir de evidências mais recentes a partir de 2021.

Os dados do Sloan Digital Sky Survey do hemisfério celestial norte revelam uma estrutura vasta e difusa dentro da Via Láctea, abrangendo uma área aproximadamente 5.000 vezes o tamanho aparente de uma lua cheia, o que se desvia dos modelos galácticos actuais. Esta agregação estelar estende-se quase perpendicularmente ao plano dos braços espirais da Via Láctea. A interpretação predominante sugere uma fusão contínua entre uma galáxia anã e a Via Láctea. Esta galáxia provisoriamente identificada, denominada Corrente Estelar de Virgem, está localizada na direção de Virgem, a aproximadamente 30.000 anos-luz (9 kpc) de distância.

Halo gasoso

Dados observacionais do Observatório de Raios-X Chandra, XMM-Newton e Suzaku indicam a presença de um halo gasoso, distinto do halo estelar, que contém um volume substancial de gás quente. Este extenso halo abrange centenas de milhares de anos-luz, excedendo significativamente o alcance do halo estelar e aproximando-se da distância das Grandes e Pequenas Nuvens de Magalhães. A sua massa estimada é quase comparável à da própria Via Láctea, com temperaturas de gás variando entre 1 e 2,5 milhões de K (1,8 a 4,5 milhões de °F). Observações cosmológicas de galáxias remotas sugerem que o Universo primitivo, com apenas milhares de milhões de anos de idade, continha aproximadamente um sexto da matéria bariónica (comum) que a matéria escura. No entanto, análises contemporâneas de galáxias próximas, incluindo a Via Láctea, revelam que apenas cerca de metade destes bárions são actualmente detectáveis. Se a massa substancial do halo gasoso da Via Láctea for comprovada como comparável à massa total da galáxia, isso poderia potencialmente resolver o enigma dos bárions desaparecidos nas proximidades da Via Láctea.

Formação

Histórico

A Via Láctea originou-se há aproximadamente 13,61 mil milhões de anos, pouco depois do Big Bang, a partir de uma ou mais sobredensidades menores dentro da distribuição de massa do Universo. Estas sobredensidades iniciais serviram como locais progenitores para aglomerados globulares, onde as estrelas mais antigas existentes da atual Via Láctea se formaram posteriormente. A hipótese é que quase metade da matéria constituinte da Via Láctea pode ter sido agregada de outras galáxias distantes. Essas estrelas e aglomerados antigos constituem coletivamente o halo estelar da galáxia. Alguns milhares de milhões de anos após a génese das primeiras estrelas, a Via Láctea acumulou massa suficiente para atingir uma velocidade de rotação relativamente rápida. Esta conservação do momento angular induziu subsequentemente o meio interestelar gasoso a colapsar de uma configuração aproximadamente esferoidal para um disco, facilitando assim a formação de gerações estelares subsequentes dentro deste disco espiral. Consequentemente, observa-se que a maioria das estrelas mais jovens, incluindo o Sol, residem neste disco.

Após a época inicial da formação estelar, a Via Láctea expandiu-se através de uma combinação de fusões galácticas, particularmente proeminentes durante as suas fases iniciais de desenvolvimento, e a acumulação directa de gás do halo galáctico. Atualmente, a Via Láctea continua a acumular material de várias galáxias menores, nomeadamente incluindo as suas duas maiores galáxias satélites, as Grandes e Pequenas Nuvens de Magalhães, através da Corrente de Magalhães. Além disso, a acreção gasosa direta é evidenciada por nuvens de alta velocidade, como a Nuvem Smith.

Simulações cosmológicas propõem que há aproximadamente 11 mil milhões de anos, a Via Láctea sofreu uma fusão significativa com uma galáxia substancial, posteriormente designada como 'Kraken'. No entanto, várias características da Via Láctea, incluindo a sua massa estelar, o momento angular e a metalicidade das suas regiões ultraperiféricas, sugerem uma ausência de fusões com grandes galáxias ao longo dos últimos 10 mil milhões de anos. Este período prolongado sem grandes fusões galácticas é considerado anômalo entre galáxias espirais comparáveis, contrastando com sua vizinha, a Galáxia de Andrômeda, que exibe uma trajetória evolutiva mais típica marcada por fusões mais recentes com galáxias relativamente grandes.

Investigações recentes classificam tanto a Via Láctea quanto a Galáxia de Andrômeda na região do 'vale verde' do diagrama cor-magnitude da galáxia. Este “vale verde” representa uma fase de transição para as galáxias, passando da “nuvem azul”, caracterizada pela formação estelar ativa, em direção à “sequência vermelha”, onde a formação estelar praticamente cessou. Nas galáxias de vale verde, as taxas de formação estelar estão diminuindo devido ao esgotamento do gás formador de estrelas em seu meio interestelar. Simulações cosmológicas de galáxias que possuem propriedades análogas prevêem que a formação estelar irá tipicamente cessar dentro de aproximadamente cinco mil milhões de anos, mesmo quando se considera o aumento transitório e antecipado na formação estelar resultante da colisão iminente entre a Via Láctea e a Galáxia de Andrómeda. Análises comparativas com outras galáxias semelhantes à Via Láctea indicam que ela está entre as galáxias espirais mais vermelhas e brilhantes ainda em formação de novas estrelas, exibindo apenas uma tonalidade marginal mais azul do que as galáxias mais azuis dentro da sequência vermelha.

Idade e história cosmológica

Os aglomerados globulares, estando entre as estruturas mais antigas da Via Láctea, estabelecem um limite inferior para a idade da galáxia. As idades de estrelas individuais na Via Láctea podem ser determinadas através da nucleocosmocronologia, uma técnica que envolve a medição de elementos radioativos de vida longa, como o tório-232 e o urânio-238, e a subsequente comparação destas abundâncias com estimativas das suas quantidades iniciais. Esta metodologia produziu estimativas de idade de aproximadamente 12,5 ± 3 bilhões de anos para a estrela CS 31082-001 e 13,8 ± 4 bilhões de anos para a estrela BD +17° 3248.

Após a formação, uma anã branca inicia um processo de resfriamento radiativo, levando a uma diminuição gradual na temperatura de sua superfície. Ao avaliar as temperaturas das anãs brancas mais frias e contrastá-las com as temperaturas iniciais previstas, pode-se obter uma aproximação da idade. Empregando esta metodologia, o aglomerado globular M4 foi determinado como tendo aproximadamente 12,7 ± 0,7 bilhões de anos. Além disso, as estimativas de idade para o mais antigo destes aglomerados indicam um valor mais adequado de 12,6 mil milhões de anos, com um limite superior de confiança de 95% de 16 mil milhões de anos.

Em Novembro de 2018, os astrónomos anunciaram a identificação de uma das estrelas mais antigas do Universo. Designada 2MASS J18082002-5104378 B, esta estrela diminuta e ultrapobre em metais (UMP), estimada em aproximadamente 13,5 mil milhões de anos, é composta quase exclusivamente por material primordial originário do Big Bang, classificando-a potencialmente entre as primeiras formações estelares. A sua deteção na Via Láctea implica que a idade da galáxia pode exceder as estimativas anteriores em pelo menos 3 mil milhões de anos.

Várias estrelas individuais dentro do halo da Via Láctea foram identificadas com idades muito próximas da idade do Universo, de 13,80 mil milhões de anos. Por exemplo, em 2007, a estrela do halo galáctico HE 1523-0901 foi estimada em aproximadamente 13,2 mil milhões de anos. Esta determinação, representando o objeto mais antigo conhecido na Via Láctea naquela conjuntura, estabeleceu um limite inferior para a idade da galáxia. A estimativa foi realizada usando o Espectrógrafo UV-Visual Echelle do Very Large Telescope para quantificar as intensidades relativas das linhas espectrais produzidas pelo tório e outros elementos formados através do processo R. Estas intensidades de linha fornecem a abundância de vários isótopos elementares, permitindo a derivação da idade da estrela através da nucleocosmocronologia. Outro corpo celeste, HD 140283, recebeu estimativas de idade de 13,7 ± 0,7 bilhões de anos, 12,2 ± 0,6 bilhões de anos ou 12,0 ± 0,5 bilhões de anos.

Observações que empregam óptica adaptativa para mitigar a distorção atmosférica terrestre indicam que as estrelas localizadas dentro do bojo da galáxia têm aproximadamente 12,8 bilhões de anos. antiga.

A nucleocosmocronologia também tem sido aplicada para estimar a idade das estrelas dentro do fino disco galáctico. Análises de estrelas de discos finos sugerem que este componente se formou há aproximadamente 8,8 ± 1,7 bilhões de anos. Estas descobertas implicam um hiato de quase 5 mil milhões de anos entre a formação do halo galáctico e o subsequente desenvolvimento do disco fino. Exames mais recentes das composições químicas de milhares de estrelas propõem que as taxas de formação estelar podem ter diminuído em uma ordem de grandeza durante o período de formação do disco, especificamente de 10 a 8 bilhões de anos atrás, quando as temperaturas dos gases interestelares eram excessivamente altas para sustentar as taxas anteriores de geração de estrelas. 500.000 anos-luz de diâmetro e 50.000 anos-luz de largura. Interações galácticas próximas, como o encontro previsto com a Galáxia de Andrômeda em aproximadamente 4 bilhões de anos, são capazes de eliminar vastas correntes de gás. Durante longos períodos, estes fluxos de gás podem coalescer para formar galáxias anãs, dispostas numa configuração de anel com uma inclinação arbitrária em relação ao disco galáctico primário.

Bairro Intergaláctico

A Via Láctea e a Galáxia de Andrômeda constituem um sistema binário de galáxias espirais colossais, que são componentes integrantes do Grupo Local, uma coleção de aproximadamente 50 galáxias ligadas gravitacionalmente. Este Grupo Local é envolto por um Vazio Local, que por sua vez está situado dentro da Folha Local e, posteriormente, no Superaglomerado de Virgem. O Superaglomerado de Virgem é circunscrito por vários vazios, caracterizados por uma escassez de galáxias, incluindo o Vazio Microscopium ao norte, o Vazio do Escultor à esquerda, o Vazio de Boötes à direita e o Vazio de Canes-Major ao sul. Esses vazios cósmicos sofrem evolução morfológica ao longo do tempo, gerando assim estruturas filamentosas de galáxias. Por exemplo, o Superaglomerado de Virgem está atualmente sendo atraído gravitacionalmente em direção ao Grande Atrator, que é um constituinte de uma arquitetura cósmica maior conhecida como Laniakea.

A Via Láctea é orbitada por duas galáxias menores e numerosas galáxias anãs dentro do Grupo Local. A maior delas é a Grande Nuvem de Magalhães, que se estende por 32.200 anos-luz de diâmetro e é acompanhada pela sua companheira próxima, a Pequena Nuvem de Magalhães. Uma vasta corrente de gás hidrogénio neutro, conhecida como Corrente de Magalhães, estende-se destas duas galáxias mais pequenas ao longo de 100° da esfera celeste. Acredita-se que esta corrente tenha sido extraída gravitacionalmente das Nuvens de Magalhães através de interações de marés com a Via Láctea. Várias galáxias anãs também orbitam a Via Láctea, incluindo a Anã Canis Major (a mais próxima), a Galáxia Elíptica Anã de Sagitário, a Anã da Ursa Menor, a Anã do Escultor, a Anã de Sextans, a Anã de Fornax e a Anã de Leão I.

As menores galáxias anãs associadas à Via Láctea medem apenas 500 anos-luz de diâmetro, abrangendo exemplos como a Anã Carina, a Anã Draco e a Anã Leo II. A existência potencial de galáxias anãs adicionais, ainda não detectadas, ligadas dinamicamente à Via Láctea é apoiada pela descoberta de nove novos satélites numa região relativamente confinada do céu nocturno em 2015. Além disso, algumas galáxias anãs, como a progenitora de Omega Centauri, já foram assimiladas pela Via Láctea. galáxias satélites estão situadas dentro de um disco muito extenso e exibem órbitas codirecionais. Esta descoberta foi inesperada, uma vez que os modelos cosmológicos padrão prevêem que as galáxias satélites devem originar-se dentro de halos de matéria escura, levando a uma ampla distribuição espacial e trajetórias orbitais aleatórias. Esta discrepância observada continua a ser uma questão por resolver.

Em Janeiro de 2006, os investigadores anunciaram que a deformação anteriormente inexplicável no disco da Via Láctea tinha sido mapeada com sucesso e identificada como uma ondulação ou vibração. Este fenômeno é atribuído às Grandes e Pequenas Nuvens de Magalhães enquanto orbitam a Via Láctea, gerando vibrações ao passarem por suas regiões externas. Historicamente, estas duas galáxias, que constituem aproximadamente 2% da massa da Via Láctea, foram consideradas demasiado insignificantes para exercerem tal influência. No entanto, a modelação computacional demonstra que o movimento destas galáxias cria um rasto de matéria escura, que amplifica o seu impacto gravitacional na Via Láctea.

As medições atuais indicam que a Galáxia de Andrómeda está a aproximar-se da Via Láctea a uma velocidade que varia entre 100 e 140 km/s (220.000 a 310.000 mph). Aproximadamente daqui a 4,3 mil milhões de anos, poderá ocorrer uma colisão entre Andrómeda e a Via Láctea, dependendo da importância de componentes laterais desconhecidos no movimento relativo das galáxias. Caso ocorra uma colisão, a probabilidade de colisão de estrelas individuais é extremamente baixa; em vez disso, prevê-se que as duas galáxias se fundam ao longo de aproximadamente seis mil milhões de anos, formando uma única galáxia elíptica ou potencialmente uma grande galáxia de disco.

Janela de Baade

• Janela de Baade
• Astronomia galáctica
• Excesso de GeV do Centro Galáctico
• Constantes de valor

Referências

Dambeck, Thorsten (março de 2008). "Missão de Gaia na Via Láctea". Céu e Telescópio. 115 (3): 36–39. Bibcode:2008S&T...115c..36D.

• Dambeck, Thorsten (março de 2008). "Missão de Gaia na Via Láctea". Céu e Telescópio. 115 (3): 36–39. Bibcode:2008S&T...115c..36D.Chiappini, Cristina (novembro-dezembro de 2001). "A formação e evolução da Via Láctea" (PDF). Cientista americano. 89 (6): 506–515. doi:10.1511/2001.40.745.McTier, Moiya (16 de agosto de 2022). A Via Láctea. Publicação Grand Central. ISBN 978-1-5387-5415-3.Scientific American, vol. 329, no. 4 (novembro de 2023), pp. 86–87.
• Belkora, Leila (2021). Cuidando dos Céus: A História da nossa Descoberta da Via Láctea. Milton: Taylor & Grupo Francisco. ISBN 978-0-367-41722-2.
  • Via Láctea – Pesquisa IRAS (infravermelho) – wikisky.org
  • Via Láctea de vários comprimentos de onda – Imagens e modelos VRML (NASA)
  • Via Láctea – site SEDS Messier
  • Via Láctea – Mosaico do plano galáctico (19 de março de 2021)
  • A Via Láctea clicável