O Cinturão de Gould: uma bolha explosiva no coração da Via Láctea

Resumo científico

Este artigo apresenta o Cinturão de Gould, uma estrutura local da Via Láctea, com aproximadamente 60 milhões de anos, composta por gás e estrelas jovens, inclinada 18° em relação ao plano galáctico. Com um diâmetro de cerca de 3.000 anos-luz, provavelmente nasceu de uma hipernova (equivalente a 10 supernovas) que criou uma onda de choque circular de 240.000 massas solares. Os dados do satélite Hipparcos (1989–1993) permitiram mapear esta estrutura distinguindo as estrelas jovens e massivas (tipos O e B) das mais velhas. O Cinturão de Gould é uma região ativa de formação estelar, onde se esperam aproximadamente 300 a 400 supernovas nos próximos milhões de anos.

O que é o Cinturão de Gould e qual é a sua origem?

O Cinturão de Gould é uma estrutura local da Via Láctea, identificada em 1879 pelo astrónomo Benjamin Gould. Trata-se de um anel de gás e estrelas jovens, com cerca de 60 milhões de anos, com um diâmetro de 3.000 anos-luz, inclinado 18° em relação ao plano galáctico. Esta inclinação explica por que, da Terra, a Via Láctea parece curvada: o Cinturão de Gould, rico em estrelas brilhantes e próximas, sobrepõe-se à galáxia de fundo. A sua formação dever-se-ia a uma hipernova gigante (equivalente a 10 supernovas) que gerou uma onda de choque circular de 240.000 massas solares, deformada num anel elíptico inclinado pela densidade variável do gás interestelar. Os dados do satélite Hipparcos (1989–1993) permitiram mapear com precisão esta estrutura distinguindo duas populações de estrelas: as estrelas jovens e massivas (tipos O e B, com menos de 40 milhões de anos) que formam o anel, e as estrelas mais antigas (tipos A e F) que se distribuem de forma homogénea. Atualmente, o Sol atravessa este cinturão, uma região particularmente rica em supernovas: estima-se que cerca de 300 a 400 supernovas ainda explodirão nas suas bordas nos próximos milhões de anos, a uma taxa de uma a cada 40.000 anos em média.

As grandes bolhas de gás da Via Láctea

O que é o Cinturão de Gould?

O Cinturão de Gould, nomeado em homenagem a Benjamin Gould (1824-1896), que o identificou em 1879, é uma estrutura jovem da nossa Via Láctea, com cerca de 60 milhões de anos. Na realidade, é uma "pequena bolha" com 3.000 anos-luz de diâmetro, composta por gás e estrelas, situada no nosso ambiente galáctico muito próximo, pelo qual o sistema solar viaja.

Uma estrutura inclinada numa galáxia difícil de mapear

O Cinturão de Gould está inclinado cerca de 18 graus em relação ao plano da Via Láctea. Habitamos numa galáxia espiral com cerca de 100.000 anos-luz de diâmetro, mas é muito difícil mapear a sua estrutura porque estamos dentro dela, o que explica a incerteza sobre o número de braços existentes e até a sua denominação.

Os braços espirais da Via Láctea e a nossa posição

O que aparece claramente da Terra é a faixa branca contínua da Via Láctea, mas esta galáxia está realmente estruturada em braços espirais: as observações infravermelhas (levantamento Spitzer) sugerem hoje dois braços estelares principais, o braço de Centauro-Escudo e o braço de Perseu, complementados por braços menores ou "esporões" de gás, incluindo o braço de Sagitário e o braço de Órion. A sua massa total continua a ser debatida; as estimativas recentes variam entre cerca de 200 mil milhões e 1,5 biliões de massas solares, consoante os métodos utilizados. O nosso Sol orbita a cerca de 220-230 km/s, a uma distância de cerca de 27.200 anos-luz do centro galáctico, no braço de Órion, este esporão local onde reside o Sistema Solar. A esta velocidade, leva cerca de 225 a 250 milhões de anos para completar uma órbita.
O Cinturão de Gould contém muitas estrelas jovens e quentes; poderá constituir uma parte do embrião do braço local do qual o Sol faz parte. Esta pequena estrutura local da Galáxia é o nosso "campo de jogos": é este anel de nuvens moleculares e estrelas jovens brilhantes que nos oculta o fundo da Via Láctea. Esta região forma uma barra brilhante em frente à Via Láctea, visível sobretudo a partir do hemisfério sul; esta barra está inclinada em relação à Via Láctea, o que lhe dá uma forma curva.

Por que vemos uma faixa curva no céu noturno?

Quando olhamos para a Via Láctea, vemos sobretudo uma faixa inclinada em relação ao plano galáctico porque as estrelas próximas do Sol são muito brilhantes. O Cinturão de Gould desenha assim uma grande curva sobre a Via Láctea, onde muitas estrelas muito ativas estão em formação.

Origem do Cinturão de Gould

O satélite Hipparcos e a revelação do cinturão

O satélite Hipparcos (HIgh Precision PARallax COllecting Satellite) da Agência Espacial Europeia, operou de 1989 a 1993. Durante 4 anos, mediu a posição, a paralaxe e o movimento próprio das estrelas da nossa Galáxia. Os dados do Hipparcos permitiram esta simulação (imagem à direita), destacando o Cinturão de Gould.

O Cinturão de Gould aparece distintamente se fotografarmos apenas as estrelas da Via Láctea situadas a menos de 1500 anos-luz do Sol, eliminando as estrelas pequenas e velhas.

Duas populações de estrelas, duas faces do cinturão

Na imagem superior, vê-se uma distribuição homogénea de todas as estrelas próximas a menos de 500 parsecs (<1500 al), cuja massa é aproximadamente igual à do nosso Sol (se fotografássemos todas as estrelas, próximas e distantes, veríamos a Via Láctea desenhada sobre elas). Foram mantidas as estrelas de tipo A e F, com massa quase idêntica ao nosso Sol, mais velhas; e na imagem inferior, foram mantidas as estrelas de tipo O e B, muito mais massivas que o Sol (7 a 20 massas solares) e, claro, mais jovens, com menos de 40 milhões de anos. As estrelas mais brilhantes do Cinturão de Gould distribuem-se numa faixa curva em relação à Via Láctea, que é o que Benjamin Gould tinha detetado nos céus do hemisfério sul em 1879. O Cinturão de Gould é, portanto, um anel de gás inclinado em relação ao plano galáctico.

Qual foi a explosão gigantesca que gerou o Cinturão de Gould?

Vários cenários estão a ser estudados, mas é provável que uma hipernova gigantesca equivalente a 10 supernovas tenha gerado esta onda de choque que hoje varre o nosso ambiente próximo. Esta onda de choque circular de 240.000 massas solares, provavelmente deformou-se num anel elíptico e inclinou-se para cima da Via Láctea, uma vez que a densidade de gás é menor para cima do que no plano galáctico.

Um anel inclinado apesar da gravidade galáctica

Todo o anel se inclinou apesar da força gravitacional das estrelas do plano galáctico que tende a atraí-lo de volta para o plano. Esta onda de choque com cerca de 1000 anos-luz, agita o meio interestelar do nosso ambiente próximo há algumas dezenas de milhões de anos.

O Sol no coração de uma região rica em futuras supernovas

O Sol atravessa atualmente este anel, onde na periferia explodem as bolhas de formação de estrelas do Cinturão de Gould. As primeiras gerações de estrelas massivas já desapareceram em supernovas e espalharam a sua matéria no nosso ambiente estelar. Nas bordas do Cinturão de Gould restam cerca de 300 a 400 supernovas que explodirão nos próximos milhões de anos. Estatisticamente, 1 explosão ocorre a cada 40.000 anos, e estamos na primeira fila para assistir a este "fogo de artifício estelar", pois estamos atualmente a atravessar uma região particularmente rica em supernovas.

Referências

FAQ: Tudo sobre o Cinturão de Gould

O que é exatamente o Cinturão de Gould?

O Cinturão de Gould é uma estrutura local da Via Láctea, um anel de gás e estrelas jovens com aproximadamente 60 milhões de anos, com um diâmetro de 3.000 anos-luz. Está inclinado cerca de 18 graus em relação ao plano da Via Láctea. Esta estrutura, identificada por Benjamin Gould em 1879, contém muitas estrelas jovens e quentes (tipos O e B) e encontra-se no nosso ambiente galáctico próximo, a menos de 1.500 anos-luz do Sol.

Por que o Cinturão de Gould está inclinado em relação à Via Láctea?

A inclinação de 18 graus do Cinturão de Gould deve-se provavelmente à sua origem explosiva. Uma hipernova gigante (equivalente a 10 supernovas) criou uma onda de choque circular de 240.000 massas solares. Esta onda deformou-se num anel elíptico e inclinou-se para cima do plano galáctico, porque a densidade de gás é mais fraca acima do plano do que no seu interior. A gravidade galáctica tende a atrair o anel de volta ao plano, mas ele persistiu durante 60 milhões de anos.

Como o Cinturão de Gould foi descoberto e mapeado?

O Cinturão de Gould foi identificado visualmente em 1879 pelo astrónomo Benjamin Gould, que observou uma concentração de estrelas brilhantes formando uma faixa curva no céu do hemisfério sul. O mapeamento preciso desta estrutura foi realizado graças ao satélite Hipparcos (ESA, 1989–1993), que mediu as posições, paralaxes e movimentos próprios de milhões de estrelas. Ao manter apenas as estrelas a menos de 1.500 anos-luz e distinguir as estrelas jovens e massivas (tipos O e B) das mais velhas, o Cinturão de Gould aparece claramente como um anel inclinado.

Qual é a diferença entre as estrelas de tipo O/B e as de tipo A/F no Cinturão de Gould?

As estrelas de tipo O e B são jovens (menos de 40 milhões de anos), muito massivas (7 a 20 massas solares) e muito luminosas. São elas que formam o anel visível do Cinturão de Gould. As estrelas de tipo A e F são mais velhas e com massa comparável à do Sol; distribuem-se de forma homogénea no espaço próximo e não desenham nenhuma estrutura particular. A distinção entre estas duas populações permitiu revelar o Cinturão de Gould como uma estrutura jovem e dinâmica.

Qual é a origem provável do Cinturão de Gould?

A origem mais provável do Cinturão de Gould é uma hipernova gigante, uma explosão equivalente a 10 supernovas combinadas, que ocorreu há cerca de 60 milhões de anos. Esta explosão gerou uma onda de choque circular de 240.000 massas solares, que varreu o meio interestelar local. A onda de choque deformou-se num anel elíptico inclinado, que desencadeou a formação de novas estrelas ao longo do seu caminho. Esta região continua ativa hoje, com nuvens moleculares e estrelas em formação nas bordas do anel.

Por que o Cinturão de Gould é uma região importante para o estudo das supernovas?

O Cinturão de Gould é uma região ativa de formação estelar onde nasceram muitas estrelas massivas (tipos O e B). Estas estrelas têm vidas muito curtas (alguns milhões de anos) e terminam em supernovas. As primeiras gerações de estrelas massivas já explodiram, e restam cerca de 300 a 400 supernovas por vir nas bordas do cinturão, nos próximos milhões de anos. Estatisticamente, uma explosão ocorre a cada 40.000 anos. O Sol, que atravessa atualmente o Cinturão de Gould, encontra-se na primeira fila para observar estes fenómenos, o que torna esta região um laboratório único para o estudo das supernovas e dos seus efeitos no meio interestelar.

Qual é a ligação entre o Cinturão de Gould e os braços espirais da Via Láctea?

O Cinturão de Gould é uma estrutura local, situada no braço de Órion, o pequeno esporão espiral onde reside o Sistema Solar. Poderá ser um embrião de braço espiral ou um vestígio de uma onda de choque galáctica. Não é um dos grandes braços espirais da Via Láctea (como o braço de Centauro-Escudo ou o de Perseu), mas sim uma bolha local de gás e estrelas jovens, que influencia o nosso ambiente galáctico imediato. A sua inclinação e dinâmica tornam-na num objeto de estudo privilegiado para compreender a formação de estruturas à pequena escala nas galáxias.