Por que é tão difícil ver a Via Láctea?

Resumo científico

O artigo da Astronoo demonstra que a visibilidade e a aparência da Via Láctea dependem de três eixos celestes: o plano galáctico (inclinado 60° em relação à eclíptica), o plano da eclíptica (órbita terrestre) e o eixo de rotação da Terra (inclinado 23,5°). O centro galáctico, localizado em Sagitário a 29° abaixo do equador celeste, é visível principalmente a partir do hemisfério sul e das baixas latitudes do norte. O artigo fornece uma tabela detalhando a altitude máxima do centro galáctico de acordo com a latitude: atinge 89° a -30° de latitude (quase no zénite) contra apenas 1° a +60°, explicando por que a Via Láctea é excecional no hemisfério sul e quase invisível no polo norte.

Por que a Via Láctea se desvanece sob os polos e se inflama sob o equador?

O artigo da Astronoo responde a esta questão através de uma análise geométrica precisa. A Via Láctea é a nossa galáxia vista de dentro, um disco de estrelas cujo plano está inclinado 60° em relação ao plano da órbita terrestre (eclíptica). O centro galáctico, localizado na constelação de Sagitário, encontra-se a 29° abaixo do equador celeste. Esta posição explica por que, a partir do hemisfério sul (latitude -30°), o bojo central pode passar pelo zénite (89° de altitude), oferecendo uma vista espetacular. Inversamente, a partir do polo norte (latitude +90°), o centro galáctico permanece abaixo do horizonte (-29°), tornando a Via Láctea muito ténue, até invisível. O artigo também detalha as variações sazonais: no verão boreal, a noite terrestre aponta para o denso centro galáctico, enquanto no inverno aponta para as regiões externas menos luminosas, nas constelações de Orion e Gémeos. Finalmente, a rotação diurna da Terra faz girar o plano galáctico no céu, passando do horizonte ao zénite numa única noite.

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Uma faixa leitosa no céu

A Via Láctea é o nome dado à faixa luminosa que atravessa o céu noturno. O que vemos é, na verdade, a nossa própria galáxia vista de dentro, a partir da nossa posição num dos seus braços espirais. Esta faixa contém centenas de milhares de milhões de estrelas cuja luz coletiva cria este rasto esbranquiçado característico. No entanto, a maioria das pessoas nunca viu a Via Láctea com os próprios olhos. Por que esta maravilha celeste nos escapa tão frequentemente?

Geometria celeste: Uma questão de eixos

Para compreender por que a Via Láctea muda de aparência ao longo do ano, é necessário considerar três eixos fundamentais que determinam o que vemos no céu noturno.

O eixo do plano galáctico

A Via Láctea é uma galáxia espiral plana, como um disco. Este disco de estrelas define o que se chama de plano galáctico (plano que contém a maioria das estrelas da nossa galáxia). O eixo galáctico é a linha perpendicular que passa pelo centro deste disco.

Estamos dentro deste disco, num dos seus braços espirais, a cerca de 26.000 anos-luz do centro. Quando olhamos no plano do disco, vemos a faixa leitosa da Via Láctea. Quando olhamos perpendicularmente ao disco (ao longo do eixo galáctico), vemos muito menos estrelas.

Este eixo galáctico tem uma orientação fixa no espaço. O centro da galáxia está localizado na constelação de Sagitário, a cerca de 29° abaixo do equador celeste.

O eixo da eclíptica

A eclíptica (plano da órbita da Terra em torno do Sol) é o plano da órbita da Terra em torno do Sol. O seu eixo é perpendicular a este plano orbital.

O plano galáctico e o plano da eclíptica não estão alinhados. Estão inclinados entre si cerca de 60°.

O eixo de rotação da Terra

A Terra roda sobre si mesma em 24 horas em torno do seu eixo de rotação, que passa pelos polos Norte e Sul geográficos. Este eixo está inclinado cerca de 23,5° em relação ao eixo da eclíptica, o que explica as estações terrestres.

Este eixo de rotação determina o que está visível acima do seu horizonte local num determinado momento: a rotação da Terra faz com que o céu noturno "gire" sobre si, de leste para oeste, numa noite.

A combinação dos três eixos explica tudo

Durante uma noite: O eixo de rotação da Terra faz girar o céu. O plano galáctico, fixo no espaço, parece então "pivotar" sobre si. No início da noite, a Via Láctea pode estar horizontal perto do horizonte, depois tornar-se vertical por volta da meia-noite, e depois descer em direção ao horizonte ao amanhecer.

Durante o ano: A Terra desloca-se ao longo da eclíptica em torno do Sol. À noite, olhamos na direção oposta ao Sol. O plano galáctico estando inclinado 60° em relação ao plano da eclíptica:

No verão (hemisfério norte), a nossa posição orbital "oposta ao Sol" aponta aproximadamente para o centro galáctico em Sagitário. A porção central, a mais brilhante, é visível no céu noturno.
No inverno (hemisfério norte), estamos no lado oposto da nossa órbita. A direção "oposta ao Sol" aponta agora para a parte exterior da galáxia, para as constelações de Orion e Gémeos. Esta é uma região mais afastada do centro galáctico, menos densa em estrelas, portanto menos espetacular. Ainda vemos a Via Láctea, mas estamos a olhar para o "exterior" do disco, muito menos brilhante.

Inclinação da Terra em relação à galáxia

Visualizar a geometria

O plano da órbita terrestre (a eclíptica): O plano está fortemente inclinado $60,2^\circ$ em relação ao plano galáctico. Combinado com a inclinação do eixo de rotação da Terra ($23,4^\circ$), o hemisfério norte fica orientado em direção oposta ao centro da nossa galáxia durante as noites de inverno.

A posição do centro galáctico (Sagitário): O coração brilhante da Via Láctea está localizado no céu austral (declinação negativa). Visto a partir de latitudes médias ou altas do hemisfério norte, este centro galáctico permanece muito baixo no horizonte sul (ou mesmo invisível), o que torna a sua observação muito vulnerável à poluição luminosa e à espessura da atmosfera.

Plano galáctico em relação ao plano da eclíptica — Este diagrama ilustra a trajetória e a inclinação das órbitas da Terra e do Sol dentro do plano galáctico da Via Láctea.
Fonte da imagem: ESO/S. Brunier (nova janela)

Os melhores períodos por hemisfério

Hemisfério norte: As melhores noites para ver o centro galáctico são de abril a setembro, com pico em julho-agosto. Durante estes meses de verão, Sagitário (onde se encontra o centro) é visível no céu noturno, particularmente entre as 23:00 e as 4:00 da manhã.

Hemisfério sul: O centro galáctico é visível durante grande parte do ano, mas as melhores condições situam-se entre fevereiro e outubro. No inverno austral (junho-agosto), o centro galáctico passa no zénite a meio da noite, oferecendo vistas espetaculares.

Aparência da Via Láctea segundo os hemisférios

Simetria das latitudes norte e sul para a observação da Via Láctea
Latitude	Hemisfério	Visibilidade da Via Láctea	Aparência às 00:00	Aparência às 4:00	Altitude máxima do centro galáctico	Comentário
0°	Equador	Excelente	Vertical ~90°	Inclinada ~60°	~61°	O plano galáctico passa alto no céu, quase no zénite
+15°	Norte	Muito boa	Muito vertical ~80°	Inclinada ~50°	~46°	O centro galáctico bem desobstruído, mas não dominante
-15°	Sul	Excelente	Muito vertical ~85°	Inclinada ~55°	~76°	O coração galáctico aproxima-se do zénite
+30°	Norte	Muito boa	Vertical a inclinada ~70°	Inclinada a deitada ~40°	~31°	Centro ainda baixo, visibilidade moderada
-30°	Sul	Excecional	Muito vertical ~90°	Inclinada ~70°	~89°	O bojo central quase no zénite
+45°	Norte	Boa	Inclinada ~60°	Deitada ~30°	~16°	Centro muito baixo, visibilidade diminuída
-45°	Sul	Excelente	Vertical ~80°	Inclinada ~50°	~61°	Centro alto e contrastado
+60°	Norte	Média	Inclinada ~45°	Deitada ~20°	~1°	Centro galáctico quase ao nível do horizonte
-60°	Sul	Muito boa	Vertical ~75°	Inclinada ~55°	~59°	Excelente exposição para o bojo central
+75°	Norte	Fraca	Deitada ~10°	Deitada ~5°	~0°	O centro permanece abaixo ou no horizonte
-75°	Sul	Boa	Inclinada ~40°	Deitada ~15°	~44°	Ainda um bom acesso ao coração da galáxia
+90°	Polo norte	Muito fraca ou impossível	Deitada ~0°	Deitada ~0°	~−29°	Centro galáctico abaixo do horizonte, invisível
-90°	Polo sul	Fraca	Deitada ~10°	Deitada ~5°	~13°	O centro galáctico baixo, mas parcialmente observável

Referências

GRAVITY Collaboration, « Mass distribution in the Galactic center based on interferometric astrometry of multiple stellar orbits », Astronomy & Astrophysics, vol. 657, 2022, A82. DOI: 10.1051/0004-6361/202142465 (nova janela)
Xiang, M. & Rix, H.-W., « A time-resolved picture of our Milky Way's early formation history », Nature, vol. 603, 2022, p. 599-603. DOI: 10.1038/s41586-022-04496-5 (nova janela)
Reid, M. J. et al., « Trigonometric Parallaxes of High Mass Star Forming Regions: The Structure and Kinematics of the Milky Way », The Astrophysical Journal, vol. 783, nᵒ 2, 2014, p. 130. DOI: 10.1088/0004-637X/783/2/130 (nova janela)
Max-Planck-Institut für Astronomie, « Astronomers identify the ancient heart of the Milky Way galaxy », dezembro de 2022 : mpg.de (nova janela)
ESA, « Gaia Data Release 3: exploring our Galaxy and beyond », 2022 : esa.int (nova janela)
Prémio Nobel da Física 2020 (nova janela) — Andrea Ghez e Reinhard Genzel pela descoberta de um objeto supermassivo no centro da nossa galáxia.
NASA ADS (nova janela) — base de dados bibliográfica em astronomia e astrofísica.
SIMBAD (nova janela) — base de dados astronómica do Centro de Dados Astronómicos de Estrasburgo.

FAQ: Tudo o que precisa de saber sobre a Via Láctea mutável

Por que a Via Láctea muda de aparência com as estações?

A Terra move-se na sua órbita em torno do Sol (plano da eclíptica). À noite, olhamos na direção oposta ao Sol. O plano galáctico (o disco da nossa galáxia) está inclinado cerca de 60° em relação ao plano da eclíptica. No verão (hemisfério norte), a direção noturna aponta para o centro galáctico (constelação de Sagitário), uma região muito densa e luminosa. No inverno, a direção noturna aponta para as regiões externas da galáxia (constelações de Orion e Gémeos), menos densas em estrelas, pelo que a Via Láctea aparece menos brilhante e menos espetacular.

Por que a Via Láctea é mais espetacular no hemisfério sul?

A razão é geométrica: o centro galáctico (na constelação de Sagitário) está localizado a cerca de 29° abaixo do equador celeste. Esta posição faz com que o bojo central da galáxia, a região mais brilhante e densa em estrelas, passe muito mais alto no céu a partir do hemisfério sul. Nas latitudes em torno de -30°, o centro galáctico pode mesmo passar pelo zénite (na vertical). A partir do hemisfério norte (além dos +30° de latitude), o centro galáctico permanece baixo no horizonte, o que torna a Via Láctea menos brilhante devido à absorção atmosférica.

O que determina a posição da Via Láctea no céu durante uma mesma noite?

Isto deve-se à rotação da Terra em torno do seu eixo (que passa pelos polos Norte e Sul). Em 24 horas, a Terra completa uma rotação, o que faz com que o céu noturno pareça "girar" de leste para oeste sobre nós. Consequentemente, o plano galáctico, fixo no espaço, parece girar em relação ao seu horizonte local. A Via Láctea pode estar horizontal perto do horizonte no início da noite, depois vertical por volta da meia-noite, e depois descer em direção ao horizonte ao amanhecer. A posição exata depende da sua latitude e da estação.

Qual é a melhor altura para observar o centro galáctico a partir do hemisfério norte?

As melhores noites para ver o centro galáctico no hemisfério norte são de abril a setembro, com um pico em julho-agosto. Durante estes meses de verão, a constelação de Sagitário (onde se encontra o centro) é visível no céu noturno, particularmente entre as 23:00 e as 4:00 da manhã. Recomenda-se escolher uma noite sem Lua, longe de qualquer poluição luminosa, para uma observação ótima.

Por que a Via Láctea às vezes é invisível a olho nu?

Vários fatores podem tornar a Via Láctea invisível a olho nu: a poluição luminosa (iluminação artificial das cidades), a presença da Lua (que clareia o céu), as condições meteorológicas (nuvens, humidade) e a posição geográfica (em altas latitudes norte, o centro galáctico permanece baixo no horizonte). Para a observar, é necessário um céu excecionalmente escuro, longe de qualquer fonte de luz artificial.