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Galáxia: Brilhantes bailarinas na imensidão cósmica

As galáxias se tornam, cada vez mais, peças-chaves da arquitetura do Universo.

Fábricas fabulosas de estrelas e verdadeiros universos-ilhas dentro do Cosmo, as galáxias emitem enormes quantidades de luz e se tornam marcos na imensidão – por meios dos quais é possível mapear o espaço e o tempo em grande escala. Por isso, são chamadas “tijolos cósmicos”, as unidades com quais o Universo é construído. Elas também são os maiores “laboratórios” que existem, pois em seu interior ocorrem formidáveis transformações de matéria e energia. Agora estão revelando uma espantosa face oculta, muito amis intrigante que a parte visível, formada por estrelas e gases brilhantes. Diante de tudo isso, não admira a importância que têm para a moderna Astrofísica.

Vamos começar pelas galáxias mais simples, as elípticas, que têm a estrutura de esferas imperfeitas, nas quais se reúne um inferno de estrelas douradas e avermelhadas. Perto do centro, as estrelasse apinham densamente, mas nas zonas externas a densidade cai gradualmente e é quase impossível saber onde termina a esfera. Além disso, a galáxia parece feita de outras galáxias menores, pois a maior parte de suas estrelas se junta nos chamados aglomerados globulares, que são imagens em miniatura da galáxia-mãe. Essa estrelas têm traços marcantes. Antes de mais nada, são muito velhas: é comum achar populações de 10 a 15 bilhões de anos. Também são “leves”: a maioria tem massa menor que a do Sol e é ainda mais pobre que ele em elementos químicos pesados.
O diagnóstico não deixa dúvidas: nas galáxias elípticas, a fábrica de estrelas parou de funcionar por falta de matéria-prima, o gás interestelar. Sua população estelar é homogênea provavelmente porque a galáxia passou por um surto criativo, no momento em que estava ainda nascendo, mas depois parou de gerar astros. Apesar disso, algumas elípticas ainda conseguem crescer: não por seus próprias meios, mas digerindo inúmeras galáxias anãs que as rodeiam. Galáxias canibais, assim, chegaram a ter o equivalente a 10 trilhões de sóis. As canibais são raras. A grande maioria das elípticas são anãs, que chegam a parecer aglomerados globulares perdidos no meio intergaláctico. Além das elípticas, há alguns por centos de forma irregular. Como as Nuvens de Magalhães, facilmente visíveis no céu, para os lados do sul, da noites de verão. Ao contrário das elípticas, as galáxias irregulares são preguiçosas, transformando pouco a pouco seu gás e estrelas. Por isso, têm ainda bastante gás e exibem populações de estrelas jovens, azuis, de grande massa.

Entre esse dois tipos extremos, existe galáxias intermediárias em tudo: as espirais, que se assemelham a disco e não a esferas, como as elípticas. Não chegam a ser tão grandes quanto estas, nem tão pequena quanto as anãs. Contêm de 1 bilhão a 1 trilhão de massas solares e são a maioria (dois terços) entre as galáxias de porte médio e grande. Apresentam duas populações estelares globulares, como acontece nas galáxias elípticas, ele envolve a parte espiral (em disco) da galáxia.
Já a população jovem do disco é igual à das galáxias irregulares: compõe-se de estrelas jovens azuis, imersas em nuvens de gás e poeira interestelar. Mas isso não é tudo, pois existem também p bojo: menos esféricos que o halo, mas não tão achatado quando o disco, suas estrelas têm idade intermediária (cerca de 5 bilhões de anos, como o Sol). Imagina-se que as galáxias espirais surjam como enormes nuvens de gás, em meio ao qual se destacam focos mais densos que a média: eles irão detonar as primeiras estrelas. Ao mesmo tempo, o resto do gás cai para o centro, e, se a nuvem está girando, o gás se achata e toma a forma de um disco e, espiral.
Os braços da espiral são o grande charme dessas galáxias, pois são iluminados por estrelas recém-nascidas de grande massa. Muita gente imagina que os braços sejam estruturas fixas que giram em torno do núcleo como os braços de uma bailarina. Na verdade, eles não passam de uma onda, análoga às do mar. A onda passa comprimindo o gás e provoca o nascimento de estrelas de grande massa e vida curta. Num momento seguinte, a onda passa para a frente e comprime outra região do gás do disco fazendo nascer outra leva de estrelas. A essa altura, a leva de estrelas anteriores que formava o braço já está morta. O braço espiral, dessa forma, se apaga num lugar e se acende mais adiante. Os braços espirais podem ser comparados a uma maternidade em sempre há bebês nascendo, mas as mães mudam continuamente.
Vistas de longe, em formidável coreografia, as galáxias levantam uma intrigante indagação: qual é o maestro que rege sua dança cósmica? Pensava-se que fosse gravitacional das estrelas: mas os movimentos destas sugerem forças muito maiores em ação. Veja-se a elevada rotação das estrelas na periferia da Via Láctea, galáxia em que se acha o Sol. Esses astros giram mais depressa do que deveriam – como se houvesse mais matéria do que se vê na galáxia. Para exercer a força gravitacional que acelera as estrelas externas, deveria haver 5 ou 10 vezes mais massa que toda a galáxia visível. Portanto, até 95% de nossa galáxia é feita de matéria não luminosa, que, por falta de outro nome, é denominada matéria escura. Este seria um dos maestros que regem a coreografia cósmica. Qual a sua natureza? Vamos ser honestos… não sabemos. Os astrônomos têm feito inúmeras sugestões: a matéria escura poderia ser feita de estrelas muito fracas, mini-buracos negros, massas planetárias do tipo de Júpiter, ou até partículas subatômicas, como o neutrino. Mas não há ainda como ter certeza.

Seja como for, o que chamávamos de galáxia é apenas a ponta luminosa de um iceberg cósmico, com uma imensa parte oculta – que talvez seja feita por um tipo de matéria ainda totalmente desconhecida. Assim, as galáxias são os astros por excelência da era moderna: desbancaram as estrelas como entidades básicas do Cosmo. Do mesmo modo como as estrelas desbancaram os planetas, há séculos. As galáxias começaram a se tornar peças-chaves da arquitetura cósmica desde que ser afastamento foi descoberto por Hubble, em 1928. Ainda há gente viva do tempo que se pensava que o Universo era constituído por uma única galáxia, a nossa. Mas, desde os anos 20, alguns cientistas passaram a afirmar que certas manchas celestes, batizadas de nebulosas, estariam fora da Via Láctea. O problema é que não tinham dados suficientes para sustentar essa tese. As provas viriam apenas com a inauguração de dois grandes telescópios, de 1,5 e 2,5 metros, instalados no Monte Wilson, do sul dos Estados Unidos. Nessa época , o astrônomo Harlow Shapley tinha desenvolvimento um método de medir a distância dos aglomerados globulares. Pôde então mostrar que a Terra não estava no centro da Via Láctea, mas a 30 mil anos-luz de lá, na periferia galáctica. Mesmo ele, porém, se recusava a admitir que as nebulosas espirais estivessem fora da Via Láctea. Foi Hubble, nos idos de 1924, quem de um xeque-mate na questão.

Antes de mais nada, ele mediu o período de pulsação de certas estrelas, cujo brilho varia constantemente, conhecidas como cefeídas. Essa variação fornece um método de se avaliar a distância, e assim Hubble analisou cefeídas na Nebulosa de Andrômeda para verificar se ela estava dentro da Via Láctea. Concluiu que ela estava dezenas de vezes mais longe que o centro da Via Láctea e era um objeto extragaláctico. O Universo era realmente povoado por universos-ilhas e suas fronteiras se abriam para dimensões nunca antes imaginadas; Hubble também mostrou que as galáxias estavam se afastando umas das outras, como se tivesse nascido de uma grande explosão, o Big Bang. Assim, nasceram os primeiros modelos de evolução do Universo. Eram ainda simplórios, pois estavam em conta revolucionárias descobertas posteriores. E uma delas eram justamente a possibilidade de o Universo ser composto por um novo tipo de matéria – a massa transparente e sem luz que envolve as brilhantes bailarinas cósmicas.