1701: Hubble e Gaia medem, com precisão, a massa da Via Láctea

Esta impressão de artista mostra um modelo gerado computacionalmente da Via Láctea e das posições dos enxames globulares que a rodeiam, usado no estudo.
Os cientistas usaram as velocidades medidas destes 44 enxames globulares para determinar a massa total da Via Láctea, o nosso lar cósmico.
Crédito: ESA/Hubble, NASA, L. Calçada

A massa da Via Láctea é uma das medições mais fundamentais que os astrónomos podem fazer sobre o nosso lar galáctico. No entanto, apesar de décadas de esforço intenso, até mesmo as melhores estimativas disponíveis da massa da Via Láctea estão em profundo desacordo. Agora, combinando novos dados da missão Gaia com observações feitas pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, os astrónomos descobriram que a Via Láctea tem mais ou menos 1,5 biliões de massas solares dentro de um raio de 129.000 anos-luz a contar do Centro Galáctico.

As estimativas anteriores da massa da Via Láctea variam entre 500 mil milhões a 3 biliões de vezes a massa do Sol. Esta enorme incerteza surgiu principalmente dos diferentes métodos usados para medir a distribuição da matéria escura – que representa cerca de 90% da massa da Galáxia.

“Não conseguimos, simplesmente, detectar a matéria escura directamente,” explica Laura Watkins (ESO, Alemanha), que liderou a equipa que realizou a análise. “Isto é o que leva à actual incerteza na massa da Via Láctea – não conseguimos medir com precisão aquilo que não podemos ver!”

Dada a natureza elusiva da matéria escura, a equipa teve que recorrer a um método inteligente para “pesar” a Via Láctea, que se baseou na medição das velocidades dos enxames globulares – aglomerados estelares densos que orbitam o disco espiral da Galáxia a grandes distâncias.

“Quanto mais massiva é uma galáxia, mais rapidamente os seus enxames se movem sob a força da sua gravidade,” explica N. Wyn Evans (Universidade de Cambridge, Reino Unido). “A maioria das medições anteriores determinou a velocidade com que um enxame se aproxima ou afasta da Terra, que é a velocidade ao longo da nossa linha de visão. No entanto, fomos capazes de medir também o movimento lateral dos aglomerados, a partir do qual a velocidade total e, consequentemente, a massa galáctica, pode ser calculada.”

O grupo usou a segunda versão do catálogo Gaia como base para o seu estudo. O Gaia foi projectado para criar um mapa tridimensional preciso de objectos astronómicos em toda a Via Láctea e para rastrear os seus movimentos. A sua segunda divulgação de dados inclui medições de enxames globulares até 65.000 anos-luz da Terra.

“Os enxames globulares estendem-se a uma grande distância, de modo que são considerados os melhores rastreadores que os astrónomos possuem para medir a massa da nossa Galáxia,” comentou Tony Sohn (STScI, EUA), que liderou as medições do Hubble.

A equipa combinou estes dados com a sensibilidade inigualável e legado observacional do Hubble. As observações do Hubble permitiram com que enxames globulares fracos e distantes, até 130.000 anos-luz da Terra, fossem adicionados ao estudo. Dado que o Hubble observa alguns destes objectos há uma década, foi possível também rastrear com precisão as velocidades destes enxames.

“Tivemos sorte em ter uma combinação tão boa de dados,” explicou Roeland P. van der Marel (STScI, EUA). “Combinando as medições de 34 enxames globulares pelo Gaia com medições de 12 enxames mais distantes com o Hubble, pudemos determinar a massa da Via Láctea de uma maneira que seria impossível sem estes dois telescópios espaciais.”

Até agora, a não-determinação da massa precisa da Via Láctea apresentava um problema nas tentativas de responder a muitas questões cosmológicas. O conteúdo de matéria escura de uma galáxia e a sua distribuição estão intrinsecamente ligados à formação e crescimento de estruturas no Universo. O cálculo, com precisão, da massa da Via Láctea dá-nos uma compreensão mais clara de onde a nossa Galáxia se situa num contexto cosmológico.

Astronomia On-line
12 de Março de 2019

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