Espirais, elípticas e lenticulares... por que as galáxias são tão diferentes?

Daniele Cavalcante
·5 minuto de leitura

Se você já parou para observar imagens de diferentes galáxias, já deve ter notado que elas podem ter diferentes formatos e cores. Por exemplo, nossa Via Láctea é uma espiral que possui um núcleo amarelo-laranja e braços azuis, mas outras, como a NGC 1316, são elípticas e não possuem nenhum braço azul espiralado. Mas como elas podem ser tão diferentes umas das outras?

Bem, os cientistas ainda têm um longo caminho antes de desvendar todos os mistérios sobre a formação galáctica — na verdade, essa é uma das questões mais em aberto na astronomia. Entender a evolução das galáxias é conhecer a própria história do universo, já que elas começaram a se formar há muito tempo. Mas já se sabe o suficiente para explicar alguns fenômenos que levaram esses objetos a ganharem formatos tão distintos.

Existem várias categorias de galáxias, cada uma com um sub-tipo diferente, mas vamos simplificar com as principais classificações: as espirais, elípticas e lenticulares. Esses formatos e suas cores dizem muito sobre como as galáxias evoluíram e até mesmo a idade delas.

Galáxias espirais

A Via Láctea é um belo exemplo de galáxia espiral (Imagem: Reprodução/NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC/Caltech))
A Via Láctea é um belo exemplo de galáxia espiral (Imagem: Reprodução/NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC/Caltech))

Talvez o tipo que primeiro vem à mente, provavelmente porque nossa própria Via Láctea faz parte do grupo das espirais. Além disso, também são as mais marcantes, pois o formato do disco azul ao redor do centro amarelado é sempre impressionante.

Se olharmos para essas galáxias “de cima”, veremos um centro esférico, chamado bojo, rodeado pelo disco espiralado. Normalmente, o disco se apresenta na forma de um ou dois braços que circulam o bojo enquanto se projetam para o lado externo da galáxia, mais ou menos como um disco de vinil. Nossa vizinha mais próxima, Andrômeda, também se enquadra nesta categoria. Dentro do grupo de galáxias espirais, existem as barradas e não barradas, e em cada uma dessas divisões existem outras sub-classes, cujas diferenças são ainda mais sutis.

Teoricamente, elas se formaram a partir de nuvens de hidrogênio, cujos átomos se aproximaram uns dos outros, formando assim uma massa coletiva. Quanto maior a massa, maior a influência gravitacional, e mais hidrogênio é capturado por essa nuvem cada vez mais densa. Então, a nuvem começa a girar mais e mais, até que o gás entre em colapso. Note que esse movimento giratório é o responsável pelo formato espiral, mais ou menos como mexer o chá na chaleira com uma colher por muito tempo — você verá o líquido girando e formando uma espiral.

A anatomia da Via Láctea é semelhante à de muitas galáxias de seu tipo (Imagem: Reprodução/ESA)
A anatomia da Via Láctea é semelhante à de muitas galáxias de seu tipo (Imagem: Reprodução/ESA)

Esse mesmo gás alimentará a formação de estrelas, com maior quantidade na borda. Edwin Hubble, o astrônomo que descobriu a existência das galáxias além da nossa, suspeitava que a forma das espirais significava que elas se formaram um pouco mais tarde na história do universo. Entretanto, elas possuem estrelas jovens e velhas — as mais antigas são amarelas e vermelhas e ficam no núcleo, enquanto as jovens são azuis e estão nos braços.

Isso significa que essas galáxias não se formaram a partir de uma colisão, mas estão gerando estrelas por conta própria há muito tempo. Além disso, nas extremidades a atividade de formação estelar é maior, enquanto o núcleo apresenta pouco gás para formar novas estrelas (embora a quantidade de estrelas no bojo seja bastante concentrada).

Galaxias elípticas

A galáxia elíptica gigante NGC 1316 (Imagem: NASA/ESA/The Hubble Heritage Team (STScI/AURA))
A galáxia elíptica gigante NGC 1316 (Imagem: NASA/ESA/The Hubble Heritage Team (STScI/AURA))

Hubble chamou as galáxias elípticas de tipo inicial, pois ele suspeitou que elas eram mais antigas que as espirais. Elas não possuem um bojo, nem braços espirais, tampouco giram — suas estrelas têm um movimento mais aleatório. Estas, sim, podem ser fruto de uma fusão entre duas galáxias, um evento que pode ser bastante cataclísmico, desarrumando as estrelas enquanto forma uma nova galáxia.

Uma fusão como esta pode ocorrer quando duas galáxias de massa igual colidem. As estrelas de ambas começarão a exercer influência gravitacional sobre as outras, interrompendo o movimento de rotação que elas tinham em suas galáxias-mães, e criando uma órbita mais aleatória. Assim, elas perdem aquela rotação ordenada. É como se de repente começássemos a mexer nosso chá para o lado oposto, causando uma perturbação no movimento do líquido até que fique um tanto desordenado. É realmente algo meio caótico.

Entretanto, esse processo pode levar até bilhões de anos, então jamais veremos como essas estrelas de fato se movimentam durante uma colisão. Para nós, humanos, que estamos no universo apenas há algumas centenas de milhões de anos, essas galáxias parecem estáticas e inalteradas no espaço.

Bem, voltando ao tempo cósmico, existem colisões em andamento agora mesmo — por exemplo, entre a Via Láctea e Andrômeda. Em alguns bilhões de anos, elas provavelmente estarão se aglutinando e as estrelas passarão a orbitar de modo desordenado, formando assim uma galáxia elíptica. Será o fim delas enquanto espirais.

Nem toda fusão resulta em uma galáxia elíptica. Novamente tomando a Via Láctea como exemplo, ela também colide com outras galáxias anãs, capturando-as e aumentando sua massa. O formado dela não vai se alterar muito por causa disso, e ela continuará sendo uma espiral.

Galáxias lenticulares

A galáxia lenticular NGC 5866 (Imagem: NASA/ESA/The Hubble Heritage Team (STScI/AURA))
A galáxia lenticular NGC 5866 (Imagem: NASA/ESA/The Hubble Heritage Team (STScI/AURA))

Por fim, este tipo mais incomum é algo intermediário entre uma galáxia elíptica e uma galáxia espiral: elas contam com grandes discos, porém sem os braços espiralados. Isso porque já consumiram ou perderam a maior parte do seu material interestelar (ou seja, que fica no espaço entre as estrelas), o que faz com que haja pouca formação de estrelas. Assim, consistem principalmente de estrelas velhas.

Embora se saiba tanto sobre a forma e evolução das galáxias, tudo foi conclusão após milhares de imagens obtidas por telescópios e modelos computacionais que ajudam a comprovar algumas hipóteses utilizando as leis da física entre outros dados coletados. Informações como idade estimada das galáxias são deduções a partir das cores das estrelas (azul sempre significa estrelas jovens, quentes e de vida curta, enquanto vermelhas sempre serão mais velhas).

Ainda falta muito o que aprender sobre a história da formação galáctica, como elas evoluíram e o papel de estruturas como os buracos negros supermassivos (que habitam no centro de cada uma delas) na organização dos gases e estrelas.

Fonte: Canaltech

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