Universo - Ciência - Galáxia - Hubble

Ao classificar as galáxias até então conhecidas, Hubble criou um diagrama. Se você observar o desenho do astrônomo, notará que o esquema se assemelha muito a uma linha evolutiva. É que ele realmente pensava que, com o tempo, o diagrama se mostraria capaz de explicar a evolução das galáxias. Recentemente, os pesquisadores descobriram que não é bem assim, mas a classificação de Hubble se mostrou muito útil para separar e explicar algumas das propriedades desses objetos incríveis.

Na classificação de Hubble, há três grandes tipos básicos de galáxias: elípticas, espirais e irregulares. Contudo, em seu esquema, são três sequências principais de classificação: elípticas, espirais e espirais barradas. Deste modo, as galáxias irregulares formam uma quarta classe de objetos. Ainda há muito trabalho a ser feito para categorizar as galáxias de modo que esteja mais de acordo com suas evoluções, mas já temos o suficiente para dizer muito sobre a maioria das galáxias conhecidas.

Hubble chamou as galáxias elípticas de tipo inicial, pois como já mencionamos, ele suspeitou que elas eram mais antigas, um primeiro passo evolutivo. Mas o nome é bastante sugestivo: elas são redondas, quase sempre em formato oval e não possuem um bojo (aquela protuberância amarelada no centro de algumas galáxias. Você nunca encontrará braços espirais em uma galáxia elíptica.

Além disso, elas não giram, embora suas estrelas tenham algum movimento e estejam todas sob o efeito da mesma massa e centro gravitacional. Hoje, astrônomos sabem que algumas delas são fruto de uma fusão entre duas galáxias. Uma fusão como esta pode ocorrer quando duas galáxias de massa semelhante colidem. As estrelas de ambas começarão a exercer influência gravitacional sobre as outras e criando uma órbita mais aleatória. Claro, esse processo pode levar até bilhões de anos antes de terminar no formato de uma elíptica (ou não; nem sempre isso ocorre).

A maioria dessas galáxias têm pouco gás e pouca poeira, então não há formação de novas estrelas. Consequentemente, as estrelas encontradas nas elípticas geralmente são antigas e vermelhas. Algumas são bem alongadas e outras bem achatadas se vistas da Terra.

A galáxia elíptica M59 é considerada E5 na escala de excentricidade do diagrama de Hubble (Imagem: Reprodução/IPAC-Caltech/NASA/NSF)

No esquema de Hubble, as galáxias elípticas são organizadas em numerações que variam de acordo com sua excentricidade, ou seja, o quão ela é circular ou oval. A numeração vai de E0 a E7, sendo E0 igual a galáxias bem circulares e E7 representando as galáxias mais ovais.

Hubble acreditava que as galáxias próximas de E0 se achatavam com o tempo até se tornarem espirais. Mas os astrônomos já perceberam que isso está longe da verdade, mas elas podem, de fato, apresentar pouca ou muita excentricidade, portanto o diagrama ainda é útil.

A galáxia supergigante M87 é uma das mais massivas do universo local (Imagem: Reprodução/NASA/STScI)

Galáxias elípticas podem variar muito de tamanho, massa e brilho; contudo, os astrônomos ainda não sabem exatamente se essas variações estão necessariamente relacionadas à evolução das galáxias ou não. As elípticas anãs, por exemplo, são tênues e possuem pouca massa solar em termos de conjunto de estrelas. Em alguns casos, a densidade das estrelas em uma elíptica anã pode ser tão baixa que podemos ver diretamente através da galáxia — com um telescópio, claro.

Já as galáxias elípticas gigantes são geralmente consideradas como o resultado de fusões de galáxias. As elípticas comuns também podem se formar dessa maneira, ou a partir do colapso gravitacional de uma nuvem de gás interestelar. Nesse caso, ocorre uma explosão de formação de estrelas que converte quase todo o gás em estrelas simultaneamente, não sobrando material para formar novas estrelas ou disco. Existem também as galáxias anãs esferoidais, que são de baixa luminosidade, de formato esférico e fazem parte do Grupo Local (a vizinhança da Via Láctea).

A M51, também conhecida como Galáxia do Rodamoinho, é uma espiral comum, isto é, sem barra (Imagem: Reprodução/NASA/ESA/S. Beckwith/The Hubble Heritage Team/STScI/AURA)

As espirais são as galáxias como a nossa Via Láctea, que apresentam braços espiralados girando em torno de um núcleo galáctico (o bojo). O disco azul ao redor do centro amarelado é bem característico desse tipo de galáxia. Nossa vizinha mais próxima, Andrômeda, também se enquadra nesta categoria. Além disso, elas possuem estrelas jovens e velhas — as mais antigas são amarelas e vermelhas e estão no núcleo, enquanto as jovens são azuis e, portanto, ficam nos braços.

Essa formação significa que as galáxias espirais não se formaram a partir de uma colisão, mas geram estrelas por conta própria há muito tempo (embora elas também possam colidir e continuar no formato de espiral). Além disso, nas extremidades a atividade de formação estelar é maior, enquanto o núcleo apresenta pouco gás para formar novas estrelas, mesmo que a quantidade de estrelas no bojo seja bastante concentrada.

A galáxia M74 é uma espiral Sc (Imagem: Reprodução/NASA/ESA/Hubble Heritage/ESA/Hubble Collaboration)

Essas subdivisões foram criadas para destacar as diferenças entre as espirais quanto ao tamanho do núcleo e ao grau de desenvolvimento e enrolamento dos braços. Então, fica assim:

Galáxia espiral Sa: núcleo maior, braços pequenos e bem enrolados

Galáxia espiral Sb: núcleo e braços intermediários

Galáxia espiral Sc: núcleo menor, braços grandes e mais abertos

Galáxia espiral barrada

Nossa própria galáxia, a Via Láctea, é uma galáxia espiral (Imagem: Reprodução/NASA/JPL-Caltech/R. Hurt)

As espirais barradas (SB, na classificação de Hubble) são basicamente o mesmo que as espirais comuns, porém com um diferencial que pode ser bem visível: elas possuem uma barra central de estrelas brilhantes, que se estendem de um lado a outro da galáxia, atravessando o bojo. Os braços espirais parecem surgir do final da barra, enquanto nas galáxias espirais comuns os braços parecem surgir do próprio núcleo. Ah, elas também se classificam nas subdivisões Sa, Sb e Sc.

(Imagem: Reprodução/NASA/JPL-Caltech/R. Hurt)

Uma galáxia lenticular (S0, na classificação de Hubble) é considerada como algo intermediário — ou mesmo híbrida — entre uma galáxia elíptica e uma espiral, e por isso elas estão bem na bifurcação da forquilha de Hubble. Elas contam com bojo e discos, porém não possuem braços espiralados porque já consumiram ou perderam a maior parte do seu material interestelar. Sem este material, o resultado é que não formam novas estrelas, estão suas populações são formadas principalmente por estrelas velhas.

Os astrônomos ainda tentam entender como exatamente ocorre a evolução dessas galáxias. Uma das hipóteses é de que elas se formam a partir de galáxias espirais, mas usaram todo seu gás para formar estrelas e já não possuem mais material, ou então o gás é expulso de alguma forma, através de mecanismos como pressão de arraste, por exemplo. Mesmo assim, o bojo dessas galáxias é algo peculiar, pois tem massa ser bem maior que a do disco. Por isso, alguns propõem uma subdivisão dentro das galáxias lenticulares: um grupo que apresenta bojos mais massivos que discos e alta luminosidade, e outro com bojos pequenos e menos luminosidade.

A Grande Nuvem de Magalhães é uma galáxia irregular, apesar de traços de uma estrutura espiralada (Imagem: Reprodução/Zdeněk Bardon/ESO)

Hubble classificou como galáxias irregulares aquelas que não se adequavam a nenhuma das descritas acima por não possuírem simetria circular ou rotacional. A estrutura delas é um tanto caótica e irregular, como o próprio nome já denuncia. Assim como as espirais, possuem estrelas jovens e velhas, mas a distribuição varia. Geralmente são mais azuis do que os braços e discos das galáxias espirais, mas algumas são vermelhas e têm um formato mais suave, embora não simétrico.

Hubble reconheceu essas diferenças, mesmo que o número das vermelhas seja bem pequeno, e criou as sub-categorias Irr I e Irr II. Esta última inclui vários tipos de galáxias caóticas para as quais existem muitas hipóteses diferentes para explicar como se formaram e evoluíram, incluindo interações entre duas galáxias. Por conta de tanta variedade e diferentes processos evolutivos, essa categoria não é mais encarada como uma forma útil de classificar galáxias.

O quasar Pōniuāena é um exemplo de galáxia peculiar (Imagem: Reprodução/Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld)

Com o conhecimento atual sobre o universo e os instrumentos modernos, capazes de enxergar cada vez mais longe, a classificação de Hubble se tornou insuficiente para descrever todas as características desses objetos. Por exemplo, algumas galáxias possuem núcleos ativos e brilhantes, como os quasares, galáxias de Seyfert e radiogaláxias. Também existem as Starbursts, que são galáxias com formação estelar excepcionalmente alta, além das galáxias amorfas, as floculentas e as anêmicas.

A classificação de Hubble-Vaucouleurs é de 1959 e evoluiu muito desde então. Aqui, inclui elípticas, lenticulares, espirais, espirais intermediárias, espirais barradas e irregulares. Contudo, o sistema é tão detalhado que pode ser melhor interpretado como um código descritivo para galáxias do que um esquema de classificação (Imagem: Reprodução/Antonio Ciccolella/M. De Leo)

Embora a classificação de Hubble ainda seja muito útil para conhecermos os principais tipos de galáxias, ela não é conclusiva e não comporta todas as galáxias já observadas pelos astrônomos. Além disso, o próprio entendimento equivocado de Hubble sobre a evolução de galáxias levou astrônomos mais recentes a propor novas classificações, algumas usando as mesmas categorias, outras criando novos campos de estudos baseados em outras características, como a variedade de luminosidade e tamanho, ou a distribuição de luz na galáxia.

O astrônomo William Wilson Morgan, que criou o sistema de classificação por luminosidade para determinados tipos de estudo, disse que "o valor de um sistema de classificação depende de sua utilidade". Com isso, podemos dizer que o sistema de Hubble provou ser de valor excepcional porque é muito útil até os dias de hoje. No entanto, falta meios de incluir galáxias que trouxeram algumas peculiaridades e desafios para os astrônomos. Além disso, os pesquisadores ainda estão avaliando se a dicotomia entre espirais comuns e espirais barradas fornece alguma informação de valor sobre a evolução dessas galáxias.

É bem provável que a próxima geração de grandes telescópios, como o James Web e Vera Rubin, proporcionem uma observação de galáxias ainda mais distantes e, talvez, diferentes, ainda mais se considerarmos que o sistema de Hubble foi criado quando se observava as galáxias de regiões bem próximas da Via Láctea. 

Cambridge, Swinburne University of Technology,  Britannica, Space.com

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