A Galáxia de Andrómeda (M31) e as suas companheiras M32 e M110 fazem todas parte do Grupo Local de galáxias. Crédito: Jason Ware.

A matéria não se distribui ao acaso no Universo.

Ela surge organizada em estruturas que parecem encaixar umas nas outras, tal como se fossem as peças de um puzzle. Estrelas que encaixam em galáxias, galáxias que encaixam em grupos de galáxias, grupos de galáxias que encaixam em super grupos de galáxias.

É a força gravítica a responsável de toda esta arquitectura do Universo, surgindo como o factor de organização de sistemas dinâmicos e em equilíbrio relativo. É possível verificar a existência de grupos de galáxias, constituídos por algumas dezenas de membros, que orbitam em torno de um centro de massa comum. Estes grupos de galáxias podem-se agrupar em super grupos de galáxias, nos quais a troca de matéria entre eles é evidente e com um interesse de estudo substancial.

É consensual definir como Grupo Local de galáxias (GL) um conjunto restrito de galáxias, incluindo a Via Láctea, que orbitam em torno de um centro de massa comum. Ao longo dos próximos textos ir-se-á tentar transmitir a ideia de como surgem organizadas estas estruturas no Universo, na qual a Humanidade se insere.

De onde surgiu o termo Grupo Local?

Edwin Hubble (1889-1953).

Immanuel Kant definiu todas as estruturas observáveis no Universo como sendo "island universes". Mais tarde, Edwin Hubble utilizou a mesma expressão para definir as galáxias análogas à nossa galáxia, a Via Láctea.
Em 1936, Hubble introduziu o termo "Local Group", na obra "The Realm of the Nebulae", referindo-se a um grupo restrito de galáxias que se encontravam mais próximas da nossa do que as restantes. Hubble referenciou 11 galáxias como sendo constituintes do Grupo Local.
A lista, por ordem de luminosidade decrescente, incluía: M31, a Via Láctea, M33, a Grande Nuvem de Magalhães, a Pequena Nuvem de Magalhães, M32, NGC205, NGC6822, NGC185, IC1613, NGC147. Ele também realça a galáxia IC10 como sendo um possível membro do Grupo Local.

Recentemente, devido ao projecto pioneiro "Palomar Sky Survey", lançado nos anos 50, foi possível catalogar mais galáxias pertencentes ao Grupo Local. Actualmente conhecem-se cerca de 40 galáxias constituintes do Grupo Local, embora seja difícil definir com clareza se uma galáxia pertence ou não ao Grupo Local.
Por um lado, é extremamente difícil medir a distância a galáxias locais, por outro lado, algumas galáxias que se encontram catalogadas no Grupo Local crê-se que estejam apenas a passar na vizinhança deste. Outro grande obstáculo é o facto de as galáxias anãs possuírem uma baixa luminosidade intrínseca. Se considerarmos, por exemplo, a luminosidade de uma galáxia de grandes dimensões e a de uma galáxia anã, será impossível detectar a galáxia anã se as duas se encontrarem muito próximas. Tal facto seria como tentar descobrir uma lâmpada de 100W, acesa, colocada perto do Sol.

Em 2011, a Agência Espacial Europeia irá lançar a missão espacial GAIA, que terá diversos objectivos, de entre os quais destacamos: a criação do maior e mais preciso mapa tridimensional da nossa galáxia, fornecendo com uma precisão nunca antes alcançada a posição e a velocidade de deslocação radial de cerca de mil milhões de estrelas na nossa galáxia; e estudar a órbita das galáxias do Grupo Local e a sua história cosmológica.

GAIA catalogando as estrelas da Via Láctea. Créditos: Medialab.

Estrutura do Grupo Local
Antes de abordarmos concretamente a constituição do Grupo Local é necessário compreender a distinção entre grupos de galáxias e enxames de galáxias. Os grupos de galáxias possuem tipicamente menos de 100 galáxias e um diâmetro típico que ronda os 2Mpc.
A massa de um grupo médio é da ordem de 5x10¹³M_ʘ.
Os enxames de galáxias possuem mais de 100 membros, podendo mesmo chegar atingir mais de dez mil, distribuindo-se ao longo de uma região do espaço com cerca de 6Mpc de diâmetro.
A massa de um enxame é da ordem de 10¹⁵ M_ʘ. Os grupos de galáxias são habitualmente estruturas de forma irregular, sendo que ao invés, os enxames de galáxias possuem uma fracção significativa com forma regular e aproximadamente esférica.

O Grupo Local. Créditos: Wikipedia

O nosso Grupo Local estende-se ao longo de cerca de 1Mpc de diâmetro, sendo mesmo comparável a um quintal intergalático, se tivermos em consideração as dimensões do Universo. Os seus membros mais luminosos são a Via Láctea e a galáxia de Andrómeda (M31), sendo ambas responsáveis por cerca de 90% da luminosidade total do grupo.
O Grupo Local
possui uma massa total
da ordem de 5x10¹²M_ʘ,
sendo que mais de noventa
por cento desta massa se encontra
sobre a forma de matéria escura.
O Grupo Local é constituído por duas galáxias principais: a Via Láctea e a galáxia de Andrómeda (M31). Para além destas ainda se destacam, pelas suas dimensões, a galáxia do Triângulo (M33) e as duas Nuvens de Magalhães, sendo as galáxias mais luminosas do grupo a seguir à nossa galáxia e à M31.
As galáxias anãs possuem uma reduzida luminosidade, encontram-se distribuídas num volume de cerca de 9,5 mil milhões de anos-luz de diâmetro, orbitando em torno das galáxias principais, ou estando isoladas no espaço.
As nuvens de gás são outro dos constituintes do Grupo Local, sendo essencialmente constituídas por hidrogénio resultante da injecção de outras galáxias. Supõe-se que a matéria escura é a responsável pela estabilidade do grupo, embora ninguém saiba exactamente o que é esta matéria escura.

Tal como já fora anteriormente referido, o Grupo Local é constituído por cerca de 40 galáxias, as quais são apresentadas na tabela seguinte, tendo em conta aquelas que se pensa que actualmente são constituintes do Grupo Local:

Algumas galáxias pertencentes ao Grupo Local, representadas à escala e aproximadamente ao seu brilho relativo.
Créditos: Mateo, Mario L (2006). “Local Group”, from Encyclopedia of Astronomy & Astrophysics. Institute of Physics Publishing Bristol and Philadelphia, ISBN:0333750888. DOI: 10.1888/0333750888/1667, pag.3.
As galáxias e os seus subgrupos

Esquema dos subgrupos de galáxias do Grupo Local.

É possível identificar no Grupo Local a existência de quatro subgrupos de galáxias.
O Grupo Local é constituído por um grupo mais central, no qual se insere a Via Láctea como galáxia principal juntamente com as suas galáxias satélite.
O segundo subgrupo que engloba a M31 e as suas galáxias satélite das quais se destaca a M33.
O terceiro subgrupo é essencialmente uma nuvem extensa de anãs, na sua grande maioria irregulares (dIrr). No quarto e último subgrupo destaca-se a galáxia NGC3109 como sendo a mais luminosa.

É de referir que algumas galáxias pertencem a subgrupos ambíguos. São exemplo a IC1613 e a Phoenix que pertencem ao subgrupo da nossa galáxia ou ao da M31. Igualmente a galáxia Leo A encontra-se algures entre a NGC3109 e a Via Láctea. Apenas a galáxia GR 8 não se encontra em nenhum subgrupo específico.

A Via Láctea é a maior galáxia do seu subgrupo.
O seu nome advém da mitologia grega. Quando a Deusa Hera se encontrava a amamentar Hércules percebeu que este não era seu filho mas filho ilegítimo de Zeus e de uma humana, empurrou-o para longe de si e o leite derramado, deu origem à Via Láctea.

A nossa galáxia é uma galáxia espiral barrada (SBbc) que se divide em três regiões principais: o disco, a região central e o halo.

O disco possui um diâmetro de aproximadamente 30kpc e uma espessura de 600pc. É no disco que se encontra quase todo o gás e poeiras da galáxia. O disco é ligeiramente encurvado nas pontas – fenómeno de "warping". Uma estrutura bem definida que se realça no disco são os braços em espiral, os quais são regiões de activa formação estelar. O nosso Sol situa-se no braço de Órion a cerca de 30.000 a.l. do centro da galáxia. O disco possui estrelas da Pop.I que se distribuem ao longo dos braços em espiral e estrelas da Pop.II que se distribuem um pouco por todo o disco, mas preferencialmente na direcção da região central.

A região central da galáxia é uma região aproximadamente esférica com cerca de 3kpc de diâmetro. É uma região com pouco gás e poeiras. Possui um conjunto de estrelas que parecem formar uma estrutura em forma de uma barra, daí a sua designação como espiral barrada. No seu centro observa-se uma grande quantidade de gás e poeiras que se precipitam rapidamente em direcção a um ponto central, o que levou a colocar a hipótese, já confirmada actualmente, que é a existência de um buraco negro supermassivo nessa região.

O halo é a região menos luminosa da galáxia e é constituído essencialmente por matéria escura bariónica. As estrelas do halo são estrelas envelhecidas (Pop.II) e encontram-se dispersas e isoladas ou enxames globulares muito luminosos.

Grande Nuvem de Magalhães. Créditos: AURA/NOAO/NSF.

À medida que nos vamos afastando da nossa galáxia vamo-nos deparando com outras galáxias mais pequenas, as galáxias anãs. As Nuvens de Magalhães foram descritas pela primeira vez por Fernão Magalhães, no século XVI. A Grande Nuvem de Magalhães e a Pequena Nuvem de Magalhães, também conhecidas como LMC e SMC que advém dos seus nomes em inglês, são duas galáxias irregulares pois não têm uma estrutura bem definida. São amorfas e possuem uma forte actividade de formação estelar.

A galáxia de Andrómeda é a galáxia que mais se destaca no segundo subgrupo, sendo a maior galáxia do Grupo Local. O seu nome, Andrómeda, advém da mitologia grega, sendo a filha de Cassiopeia e de Cefeu.

É uma galáxia do tipo espiral e possui uma luminosidade L~3x10¹⁰L_ʘ.
A distribuição espacial da M31 é maioritariamente feita por duas componentes: um disco fino sobreposto aos braços em espiral e uma componente central, esférica e extremamente concentrada, com uma espessura de rácio axial de cerca de 0,6.

M33. Créditos: Paul Mortfield, Stefano Cancelli.

A M33 é a segunda maior galáxia deste grupo. À semelhança da nossa galáxia e da M31 é uma galáxia do tipo espiral. Pensa-se que tenha sido inicialmente descoberta em 1654 por Giovanni Hodierna (1597-1660), tendo sido mais tarde inserida por Charles Messier no seu vasto catálogo.

A IC10 é uma das galáxias anãs deste subgrupo, sendo aquela que mais se aproxima do conceito de "Starbust Galaxy", o qual consiste numa produção estelar extremamente elevada. A M32 é uma galáxia anã do tipo elíptico, na qual os astrónomos acreditam existir um buraco negro supermassivo no seu centro, baseando-se em imagens obtidas pelo HST. Usualmente as galáxias elípticas são conhecidas pela presença de estrelas vermelhas envelhecidas, porém a M32 emite grandes quantidades de luz azul e ultravioleta.

A chave da resposta a este enigma pode residir no facto de que estas estrelas azuis sejam igualmente estrelas velhas, atingindo altas temperaturas através de processos avançados da fusão do hélio nos seus núcleos.

Perspectivas futuras…

Canibalismo galáctico. Créditos: NASA.

O futuro do Grupo Local não se perspectiva muito bom.

Actualmente sabe-se que a nossa galáxia e a M31 distam cerca de 770kpc uma da outra e que se estão a aproximar com uma velocidade de 50 km/s. Suponhamos que esta velocidade se mantém constante e as suas trajectórias se intersectam, então a colisão entre as duas galáxias dar-se-ia dentro de 8-10 mil milhões de anos.

O resultado desta colisão possivelmente será a formação de um sistema binário de galáxia orbitando em torno de um centro de massa comum ou a formação de uma galáxia elíptica gigante.

É com base na nossa busca incessante pelo conhecimento que a Humanidade tende a descobrir os pequenos segredos do Cosmos, no qual ela se insere per si. O Grupo Local desempenha um papel importante na nossa compreensão da maneira de como o Universo se organiza.

É através da compreensão

da arquitectura destas estruturas

que questionamos a nossa própria razão de existência

e qual é afinal o nosso lugar no Cosmos.

O Grupo Local é de facto um objecto de estudo substancial em Astronomia. É um grupo altamente dinâmico que interage com os seus vizinhos, como o Sculptor e M81-Maffei, sendo com base nestas interacções que podemos compreender um pouco mais sobre o movimento destas estruturas neste tão vasto Universo. Por outro lado, também as galáxias anãs têm dado diversas surpresas aos astrónomos.

Porém qual é a conclusão que nós podemos retirar?

“O Universo

é uma esfera infinita

cujo centro está em todo o lado

e a circunferência em nenhum.”

Blaise Pascal (1623-1662)

Autoria:
Sérgio Batista
Faculdade de Ciências da Universidade do Porto (FCUP)

Referências:

Mateo, Mario L (2006). “Local Group”, from Encyclopedia of Astronomy & Astrophysics. Institute of Physics Publishing Bristol and Philadelphia, ISBN:0333750888. DOI: 10.1888/0333750888/1667
Barnes, Joshua E (2006). “Groups of Galaxies”, from Encyclopedia of Astronomy & Astrophysics. Institute of Physics Publishing Bristol and Philadelphia, ISBN:0333750888. DOI: 10.1888/0333750888/1671
Wikipedia
Lago, Teresa (2006). “Descobrir o Universo”, Gradiva. 1ªedição. ISBN:989-616-120-8.