No coração das galáxias: quando a forma conta a história do Universo

Galáxias e a Via Láctea — Morfologia das galáxias: **elípticas**, **espirais**, **lenticulares** e **irregulares**.
Fonte da imagem: astronoo.com (nova janela)

Resumo científico

A página oferece uma visão geral das galáxias: sua natureza (estrelas, gás, poeira e matéria escura dominante, revelada pelas curvas de rotação), sua classificação de acordo com a sequência de Hubble em quatro famílias — elípticas, espirais, lenticulares, irregulares — e os processos de fusão e interação que moldam sua evolução, ilustrados por casos concretos (Charuto, Antenas, Roda de Carroça). Uma seção é dedicada ao quasar, uma fase de atividade intensa do núcleo galáctico ligada à acreção de matéria por um buraco negro supermassivo, uma testemunha privilegiada do Universo jovem. O artigo situou finalmente essas estruturas em grande escala (aglomerados, superaglomerados, teia cósmica) e oferece uma tabela de vinte galáxias representativas, bem como referências e imagens do Hubble e do JWST.

Qual é o ponto em comum entre todas as galáxias?

O ponto em comum fundamental entre todas as galáxias é que elas são sistemas ligados pela gravidade, compostos por estrelas, gás, poeira interestelar e, acima de tudo, matéria escura, que representa a maior parte de sua massa. Sua diversidade de formas — espirais, elípticas, lenticulares ou irregulares — é apenas a manifestação visível de sua história evolutiva e interações, mas sua coesão e dinâmica são governadas pela mesma força universal: a gravidade. Muitas também abrigam, em seu núcleo, um buraco negro supermassivo, cuja atividade, quando intensificada, pode dar origem a um quasar, uma das manifestações mais energéticas do Universo.

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O que é uma galáxia?

Uma galáxia é um sistema ligado pela gravidade, composto por estrelas, matéria interestelar (gás e poeira) e matéria escura, esta última representando geralmente a maior parte da massa total do conjunto, embora não emita nem absorva luz e seja detectada apenas por seus efeitos gravitacionais.

Uma classificação em quatro grandes famílias

Desde a classificação proposta por Edwin Hubble em 1926, geralmente distinguem-se quatro grandes tipos morfológicos de galáxias, às vezes referidos como a "sequência de Hubble":

Galáxias elípticas, com forma ovoide mais ou menos alongada, pobres em gás e compostas majoritariamente por estrelas antigas
Galáxias espirais, cujo disco achatado apresenta braços espirais ricos em gás e estrelas jovens, organizados em torno de um bojo central; algumas, chamadas espirais barradas, possuem uma estrutura alongada em forma de barra que atravessa o núcleo
Galáxias lenticulares, uma forma intermediária dotada de um disco como as espirais, mas sem braços espirais visíveis, com uma população estelar mais antiga
Galáxias irregulares, sem estrutura simétrica definida, muitas vezes o resultado de interações gravitacionais ou colisões com outras galáxias

Estruturas em interação permanente

As galáxias não são objetos isolados: sob o efeito da gravidade, elas interagem entre si, deformam-se mutuamente e podem acabando por se fundir, um processo que desempenha um papel importante na evolução de sua morfologia ao longo do tempo. Nossa própria galáxia, a Via Láctea, está assim em uma trajetória de colisão com a galáxia de Andrômeda, uma fusão esperada em vários bilhões de anos.

Uma organização em grande escala

Em uma escala maior, as galáxias não estão distribuídas uniformemente no Universo: elas se agrupam em aglomerados, reunindo desde algumas dezenas até vários milhares de galáxias ligadas gravitacionalmente, eles mesmos organizados em superaglomerados. Esses superaglomerados se inscrevem finalmente em uma gigante teia cósmica de filamentos de matéria separados por vastos vazios, a maior estrutura conhecida do Universo observável.

Tabela de galáxias características

20 galáxias representativas
Nome comum	Designação	Tipo	Constelação	Distância (anos-luz)	Diâmetro aproximado
Via Láctea	—	Espiral barrada	(nossa galáxia)	—	≈ 100.000 al
Galáxia de Andrômeda	M31 / NGC 224	Espiral	Andrômeda	≈ 2,5 milhões	≈ 220.000 al
Galáxia do Triângulo	M33 / NGC 598	Espiral	Triângulo	≈ 2,7 milhões	≈ 60.000 al
Grande Nuvem de Magalhães	LMC	Irregular (anã)	Dourado / Mesa	≈ 160.000	≈ 14.000 al
Pequena Nuvem de Magalhães	SMC / NGC 292	Irregular (anã)	Tucano	≈ 200.000	≈ 7.000 al
Galáxia do Redemoinho	M51 / NGC 5194	Espiral	Cães de Caça	≈ 23 milhões	≈ 60.000 al
Galáxia do Sombrero	M104 / NGC 4594	Espiral (lenticular vista de perfil)	Virgem	≈ 29 milhões	≈ 50.000 al
Galáxia do Charuto	M82 / NGC 3034	Irregular com surto de formação estelar	Ursa Maior	≈ 12 milhões	≈ 37.000 al
Galáxia de Bode	M81 / NGC 3031	Espiral	Ursa Maior	≈ 12 milhões	≈ 90.000 al
Galáxia do Cata-Vento	M101 / NGC 5457	Espiral	Ursa Maior	≈ 21 milhões	≈ 170.000 al
Galáxia do Olho Negro	M64 / NGC 4826	Espiral	Cabeleira de Berenice	≈ 17 milhões	≈ 54.000 al
Centaurus A	NGC 5128	Elíptica peculiar (radiogaláxia)	Centauro	≈ 12 milhões	≈ 60.000 al
Galáxia da Roda de Carroça	Cartwheel Galaxy / ESO 350-40	Anel (resultado de uma colisão)	Escultor	≈ 500 milhões	≈ 150.000 al
Galáxias das Antenas	NGC 4038 / NGC 4039	Espirais em fusão	Corvo	≈ 45 milhões	≈ 100.000 al (par)
Messier 87	M87 / NGC 4486	Elíptica gigante	Virgem	≈ 53 milhões	≈ 240.000 al
IC 1101	IC 1101	Elíptica gigante (galáxia cD)	Serpente	≈ 1,04 bilhão	≈ 4 milhões al (uma das maiores conhecidas)
Galáxia do Pequeno Fantasma	NGC 6822	Irregular (anã, Grupo Local)	Sagitário	≈ 1,6 milhão	≈ 7.000 al
Galáxia do Fuso	NGC 891	Espiral vista de perfil	Andrômeda	≈ 30 milhões	≈ 100.000 al
Galáxia do Chapéu Mexicano (barrada)	NGC 1300	Espiral barrada	Eridano	≈ 61 milhões	≈ 110.000 al
Galáxia do Girino	Tadpole Galaxy / UGC 10214	Espiral perturbada (com cauda de maré)	Dragão	≈ 420 milhões	≈ 280.000 al (com a cauda de maré)

As galáxias espirais

A galáxia espiral: M74 — Esta imagem da galáxia espiral M74, tirada pelo telescópio espacial Hubble da NASA e ESA, é emblemática das galáxias espirais. Aglomerados brilhantes de gás incandescente iluminam os braços espirais, testemunhando um ambiente propício à formação de estrelas.
Fonte da imagem: ESA/Hubble & NASA (nova janela)

As galáxias elípticas

A galáxia elíptica: NGC 2865 — As galáxias elípticas têm formas que variam de perfeitamente redondas a ovaladas. Elas são menos comuns do que as galáxias espirais. NGC 2865, visível aqui em uma imagem capturada pelo telescópio espacial Hubble, é uma galáxia elíptica localizada a 100 milhões de anos-luz.
Fonte da imagem: ESA/Hubble & NASA (nova janela)

As galáxias lenticulares

A galáxia lenticular: NGC 4886 — As galáxias lenticulares são um híbrido entre as espirais e as elípticas. Elas possuem o bojo e o disco central característicos das galáxias espirais, mas não têm braços. No entanto, assim como as elípticas, as galáxias lenticulares apresentam populações estelares antigas e baixa atividade de formação de estrelas. A galáxia lenticular NGC 4886, fotografada aqui pelo telescópio espacial Hubble, contém principalmente estrelas antigas, mas não tem braços espirais.
Fonte da imagem: ESA/Hubble & NASA (nova janela)

As galáxias irregulares

A galáxia irregular: NGC 5264 — As galáxias irregulares têm formas incomuns, como palitos, anéis ou até pequenos aglomerados de estrelas. Sua massa varia desde galáxias anãs irregulares, com uma massa de 100 milhões de vezes a do Sol, até grandes galáxias com um peso de até 10 bilhões de massas solares. O telescópio espacial Hubble capturou esta imagem de NGC 5264, uma galáxia anã irregular.
Fonte da imagem: ESA/Hubble & NASA (nova janela)

O caso particular do quasar: uma galáxia com um núcleo em erupção

Os quasares — Esta imagem do telescópio espacial Hubble da NASA revela a fusão de um quasar, os objetos mais energéticos do universo, e uma galáxia companheira.
Fonte da imagem: ESA/Hubble & NASA (nova janela)

Um quasar (contração de quasi-stellar radio source) não é um objeto distinto das galáxias estudadas acima, mas uma fase particularmente luminosa de seu núcleo: aquela em que um buraco negro supermassivo central acreta matéria ativamente, a ponto de tornar o coração da galáxia mais brilhante do que o conjunto de suas centenas de bilhões de estrelas.

Um motor central alimentado por um buraco negro supermassivo

A matéria (gás, poeira, às vezes restos de estrelas) que espirala em direção ao buraco negro central forma um disco de acreção levado a temperaturas extremas pelo atrito, emitindo luz visível, ultravioleta e raios X de maneira intensa. Parte dessa energia também pode ser canalizada em jatos relativísticos perpendiculares ao disco, fonte da radiação de rádio que deu nome aos primeiros quasares descobertos na década de 1960, como 3C 273.

Uma galáxia hospedeira submersa no brilho de seu núcleo

Um quasar pertence à família mais ampla dos núcleos galácticos ativos (AGN), dos quais representa a forma mais luminosa. Sua luminosidade, que pode superar mil vezes a da Via Láctea inteira, ofusca quase completamente a galáxia hospedeira, há muito tempo difícil de observar diretamente; apenas com a óptica adaptativa e telescópios como Hubble ou JWST os astrônomos conseguem hoje distinguir a estrutura espiral ou elíptica dessas galáxias hospedeiras, muitas vezes marcadas por sinais de fusões recentes.

Testemunhas privilegiadas do Universo jovem

Os quasares mais distantes, observados como eram menos de um bilhão de anos após o Big Bang, indicam que buracos negros de vários bilhões de massas solares já haviam se formado muito cedo na história cósmica, uma restrição forte para os modelos de formação de galáxias primitivas.

A atividade dos quasares é apenas um episódio transitório, muitas vezes desencadeado pela fusão de duas galáxias que canaliza bruscamente gás em direção ao centro: nossa própria Via Láctea abriga em seu núcleo um buraco negro supermassivo (Sagitário A*), atualmente inativo, mas que pode ter experimentado uma fase de atividade comparável no passado.

Referências

FAQ: Tudo o que você precisa saber sobre galáxias

Qual é a diferença entre uma galáxia espiral, elíptica, lenticular e irregular?

As galáxias espirais (como a Via Láctea) possuem uma estrutura em disco com braços espirais onde as estrelas nascem, um bojo central e um halo. Elas contêm gás e poeira, o que permite uma formação estelar contínua. As galáxias elípticas têm uma forma esférica ou oval, sem braços nem disco, e com muito pouco gás ou poeira; abrigam principalmente estrelas antigas e são freqüentemente o resultado de fusões galácticas. As galáxias lenticulares são uma forma intermediária: têm um disco como as espirais, mas sem braços espirais visíveis, com uma população estelar mais antiga. As galáxias irregulares, como as Nuvens de Magalhães, não têm uma estrutura simétrica e freqüentemente exibem regiões de formação estelar ativa, devido a interações gravitacionais.

O que são as Nuvens de Magalhães e por que são importantes?

As Grande e Pequena Nuvens de Magalhães são duas galáxias anãs irregulares, satélites da Via Láctea. Elas estão localizadas a aproximadamente 160.000 e 200.000 anos-luz, respectivamente, e estão conectadas por uma ponte de gás e estrelas. Sua importância reside em sua proximidade: elas permitem estudar em detalhes a formação de estrelas em um ambiente pobre em metais, semelhante ao do Universo primitivo. Elas também são laboratórios para entender a interação entre galáxias e seu meio intergaláctico, notavelmente através da Corrente de Magalhães, uma corrente de gás que se estende por centenas de milhares de anos-luz.

O que acontece quando duas galáxias colidem?

As colisões galácticas são eventos maiores que se desenrolam ao longo de centenas de milhões de anos. Embora as estrelas geralmente não colidam (o espaço interestelar é imenso), as forças de maré deformam as galáxias, criando pontes e caudas de maré (como nas Galáxias das Antenas, NGC 4038/4039). As nuvens de gás colidem, o que provoca intensos surtos de formação estelar (starburst). A longo prazo, a fusão pode transformar duas espirais em uma galáxia elíptica, e se cada galáxia possuir um buraco negro supermassivo, os dois buracos negros se fundirão em um ainda mais massivo, como em NGC 6240.

Qual é a galáxia mais próxima da Via Láctea e por que é importante?

A galáxia mais próxima da Via Láctea é a galáxia anã do Cão Maior, descoberta em 2003, localizada a aproximadamente 25.000 anos-luz do Sol (ela está atualmente sendo canibalizada pela Via Láctea). No entanto, a galáxia de Andrômeda (M31) é a grande galáxia mais próxima, a cerca de 2,5 milhões de anos-luz. Andrômeda é uma galáxia espiral semelhante à nossa, mas mais massiva. Ela é importante porque serve como um laboratório para entender a estrutura e evolução das espirais, e está em rota de colisão futura com a Via Láctea: espera-se que as duas galáxias se fundam em aproximadamente 4,5 bilhões de anos.

O que é a Galáxia do Charuto (M82) e por que ela é tão especial?

A Galáxia do Charuto (M82) é uma galáxia irregular localizada a aproximadamente 12 milhões de anos-luz, famosa por sua taxa excepcionalmente alta de formação de estrelas (starburst). Ela interage gravitacionalmente com a galáxia vizinha M81, e essa interação comprime suas nuvens de gás, desencadeando o nascimento de milhares de estrelas massivas. Essas estrelas, por serem muito quentes, emitem um intenso vento estelar e produzem supernovas em um ritmo elevado. M82 também é uma fonte importante de radiação infravermelha e raios X, o que a torna um alvo principal para estudar a formação estelar extrema e os processos que a acompanham (como os fluxos de gás chamados superventos).

O que é matéria escura e qual é seu papel nas galáxias?

A matéria escura é uma forma de matéria que não emite, absorve nem reflete luz, o que a torna invisível. Ela é detectada apenas por seus efeitos gravitacionais sobre a matéria visível (estrelas, gás) e sobre a luz (através de lentes gravitacionais). Nas galáxias, a matéria escura geralmente representa a maior parte da massa total (cerca de 85%). Ela forma um halo esférico que se estende muito além do disco visível e contribui para a coesão da galáxia, aumentando sua massa gravitacional. A presença de matéria escura foi deduzida, entre outras coisas, pelo estudo das curvas de rotação das galáxias: as velocidades de rotação das estrelas na periferia são altas demais para serem explicadas apenas pela massa visível, indicando que há massa adicional (matéria escura) presente.