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O que é expulso de nossa galáxia?

O que é expulso de nossa galáxia?

Em uma noite clara, é possível olhar para o céu noturno e ver uma faixa de luz nebulosa que se estende de um horizonte a outro. O que você está vendo é o disco central da Via Láctea, uma formação massiva feita de poeira, gás e bilhões de estrelas.

Com base em observações modernas, os astrônomos estimam que a Via Láctea mede 150,000 para 200.000 anos-luz em diâmetro e contém entre 100 e 400 bilhões estrelas. Essas estrelas, assim como as nuvens nebulares de poeira e gás, estão fortemente ligadas ao centro da Via Láctea.

No século passado, os astrônomos também perceberam que nossa galáxia é apenas uma das muitas no Universo observável (as estimativas atuais dizem que pode haver até 1 ou 2 trilhões) No entanto, os astrônomos aprenderam muito sobre o que existe entre as galáxias durante esse tempo também.

Na maior parte, o espaço intergaláctico é o mais próximo que se pode chegar de um vácuo total. Embora não completamente vazias, essas regiões geralmente são preenchidas com apenas vestígios de poeira e detritos que se estendem como filamentos de uma galáxia para a próxima.

No entanto, os astrônomos também perceberam que no espaço que fica entre as galáxias, também existem muitos objetos que são expulsos das galáxias com bastante regularidade.

Isso inclui planetas desonestos, estrelas desonestos e talvez até algumas coisas supermassivas (mais sobre isso abaixo). A existência desses objetos extragaláticos levou a algumas realizações bastante interessantes sobre o nosso Universo.

Um pouco de história cósmica ...

De acordo com as teorias cosmológicas mais amplamente aceitas, o Universo começou com o Big Bang aproximadamente 13,8 bilhões anos atrás. Aproximadamente 100.000 anos depois, as primeiras estrelas se formaram a partir do hidrogênio primordial e do gás hélio.

Com o tempo, essas estrelas começaram a se agrupar em grandes aglomerados esféricos de estrelas (também conhecidos como aglomerados globulares). Estes então gravitaram um em direção ao outro para formar as primeiras galáxias, que começaram a aparecer por volta de 1 bilião anos após o Big Bang (ca. 13 bilhões anos atrás).

Nesse ponto, a estrutura em grande escala do Universo havia se formado, que incluía aglomerados de galáxias, superaglomerados e os grandes filamentos que os conectavam. Depois que várias gerações de estrelas nasceram e morreram, elementos mais pesados ​​começaram a se acumular também.

As primeiras estrelas foram formadas a partir de hidrogênio e hélio, mas assim que se transformaram em supernovas, os metais que se formaram foram lançados no espaço. Aproximadamente seis ou sete bilhões de anos após o Big Bang, havia um número suficiente desses elementos no meio interestelar para que os sistemas planetários começaram a se formar.

Todo o tempo, novas estrelas nasceram, sistemas planetários continuaram a se formar e fusões galácticas continuaram a ocorrer. Dada sua importância para a evolução cósmica, talvez seja necessário um pouco de fundo sobre isso também ...

Fusões galácticas

Por gerações, os astrônomos entenderam que ao longo da história cósmica, as galáxias evoluíram por meio do processo de fusão. Isso gradualmente fez com que galáxias anãs se unissem para formar galáxias elípticas, que gradualmente cresceram para se tornarem galáxias espirais (como a nossa).

Sempre que isso ocorria, o resultado seria um tanto cataclísmico. Começaria nas regiões externas das galáxias em fusão, onde seus braços fariam contato e estrelas e nuvens de poeira e gás seriam trocadas.

Gradualmente, as galáxias iriam se empurrar e concentrações mais densas de estrelas entrariam em contato. Isso resultaria na destruição de muitos sistemas estelares por meio de interrupções nas marés e talvez até mesmo em colisões entre estrelas.

Algum dia, os astrônomos prevêem que a Via Láctea irá colidir com sua vizinha mais próxima, a Galáxia de Andrômeda (também conhecida como Messier 31). Esta enorme galáxia espiral está localizada a cerca de 2,5 milhões de anos-luz distância e é comparável em tamanho ao nosso.

Curiosamente, esta galáxia está se aproximando da Via Láctea a uma velocidade de aproximadamente 482.800 km / h (300.000 mph). Com base nas últimas observações fornecidas pelo ESA's Observatório Gaia, a partir da qual os astrônomos foram capazes de antecipar os movimentos futuros de nossas duas galáxias, estima-se que esta fusão ocorra cerca de 4,5 bilhões daqui alguns anos.

Para o registro, isso é 1 bilião anos a mais do que se pensava. Que alívio, hein? E embora a civilização como a conhecemos provavelmente já tenha morrido há muito tempo, qualquer civilização que esteja por aí neste ponto pode precisar ser criativa para garantir sua sobrevivência.

Então, novamente, eles podem nem perceber. Basicamente, o processo levará centenas de milhões (ou mesmo bilhões) de anos para ser concluído. E de acordo com os astrônomos, o processo provavelmente envolverá cinco fases.

Durante Estágio1, a Via Láctea e Andrômeda continuarão a se aproximar e Andrômeda ficará cada vez maior e mais brilhante no céu noturno. Dentro Fase Dois, eles estarão próximos o suficiente para que nuvens moleculares gigantes em seus limites externos sejam compactados e dêem à luz novas estrelas azuis brilhantes, criando novas constelações.

Fase Trêsenvolverá o disco de poeira e estrelas que caracterizam nossa galáxia Andrômeda começará a se desfazer. Conforme Andrômeda passa por nossa galáxia, o céu se torna uma confusão de poeira, gás e estrelas jovens e brilhantes. Nesta fase, muitas das estrelas massivas recém-formadas se tornarão supernovas, iluminando o céu noturno.

Dentro Fase Quatro, 100 milhões anos depois que Andrômeda fizer sua primeira passagem, ela voltará e as duas galáxias se fundirão novamente. Isso fará com que as nuvens moleculares sejam comprimidas novamente, desencadeando outra rodada de formação de estrelas e supernovas. Os ventos criados por isso irão soprar muito do gás e poeira restantes.

Dentro Fase Cinco, as duas galáxias terão finalmente se fundido e formado uma única galáxia elíptica (muitas vezes referida como "Milkomeda"). Qualquer evidência de que a Via Láctea e Andrômeda existiram uma vez como galáxias separadas terá desaparecido.

A distribuição das estrelas em Andrômeda e na Via Láctea significa que a chance de qualquer colisão direta entre os sistemas estelares será insignificante. No entanto, o processo de fusão ainda causará uma grande reviravolta devido às forças gravitacionais envolvidas.

Basicamente, sempre que aglomerados de estrelas ou galáxias se fundem, a influência gravitacional irá gerar tremendas forças de maré. Isso também resultará na criação de enormes ondas gravitacionais (GWs) que se propagam pelo cosmos e agitam o espaço-tempo.

Além do mais, quando galáxias particularmente massivas se fundem (o que será o caso quando Andrômeda e a Via Láctea se unirem), muito mais do que apenas gás, poeira e estrelas são trocados. Como os astrônomos sabem desde os anos 1970, a maioria das galáxias massivas tem buracos negros supermassivos (SMBHs) em seus centros.

Assim, quando galáxias massivas se fundem, o mesmo ocorre com os buracos negros em seus núcleos. Aqui também, os dois corpos massivos passarão um pelo outro, orbitarão um ao outro por um período de tempo e, eventualmente, se unirão para formar um único SMBH.

Como as próprias galáxias, quando terminarem, nenhuma evidência permanecerá de que já foram separadas.

Então, como as coisas "vão mal"?

No caso dos planetas, o processo é relativamente simples. Pouco depois de as estrelas nascerem e formarem um sistema de planetas, podem ocorrer sacudidelas como resultado de todas as interações gravitacionais. Essas mudanças podem até mesmo fazer com que um ou mais planetas sejam expulsos de um sistema estelar.

Uma pesquisa recente mostra que isso pode ter acontecido no Sistema Solar sobre 4,5 bilhões anos atrás, fazendo com que alguns de nossos planetas se tornassem perigosos. Esses planetas teriam se tornado parte de uma população de bilhões que orbita a Via Láctea diretamente e não estão ligados a nenhuma estrela em particular.

Mas, em alguns casos, os planetas podem ser lançados de um sistema estelar com força suficiente para se tornarem extragaláticos. A evidência de tais planetas foi revelada pela primeira vez em 2018 por astrofísicos que indiretamente observaram uma população de cerca de 2.000 planetas entre a Via Láctea e uma galáxia 3,8 bilhões de anos-luz longe.

Quanto às estrelas, o processo pelo qual se tornam desonestas é um pouco mais dramático. Em alguns casos, as forças de maré causadas pela fusão de duas galáxias (e as SMBHs em seus núcleos) serão suficientes para sobrepujar a atração gravitacional que mantém os sistemas estelares ligados às suas galáxias.

Como resultado, essas estrelas serão arremessadas das galáxias em fusão e se encontrarão no espaço intergaláctico. O astrônomo Jack Hills foi o primeiro a teorizar que essas "estrelas rebeldes" poderiam existir em 1988.

Desde aquela época, os astrônomos fizeram inúmeras descobertas que indicam que estrelas erradas são na verdade bastante comuns. Em alguns casos, eles estavam viajando a velocidades de um décimo a um terço da velocidade da luz (0,1 a 0,33 c).

Para referência, a luz viaja a uma velocidade constante de 299.792.458 m / s (1.079 milhões de km / h; 670,6 milhões de mph) Fazendo as contas, isso significa que essas estrelas estavam se movendo a velocidades de cerca de 100 milhões de km / h (67 milhões de mph) para 360 milhões de km / h (223 milhões mph).

Essas estrelas de movimento incrivelmente rápido receberam a designação de estrelas de hipervelocidade (HVS), a primeira das quais foi observada em 2005 por astrônomos do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA).

Embora as fusões galácticas sejam uma razão convincente para as estrelas se tornarem perigosas e atingirem velocidades de hipervelocidade, existem outros mecanismos possíveis para lançar objetos celestes de suas respectivas galáxias.

Por exemplo, os astrônomos notaram que Sagitário A * (o SMBH no centro de nossa galáxia) tem estrelas que orbitam regularmente (como S2). Por causa das intensas forças gravitacionais envolvidas, S2 tem uma órbita altamente excêntrica e acelera consideravelmente quando está mais próximo do horizonte de eventos de Sag A *.

Com base nos cálculos realizados por Jack Hills e estudos mais recentes, os astrônomos descobriram que se um sistema binário fosse puxado pela gravidade de um SMBH, um companheiro poderia ser capturado enquanto o outro seria ejetado da galáxia.

Na verdade, foram os cálculos originais realizados por Jack Hills que sugeriram que os buracos negros que são 4 milhões vezes a massa do nosso Sol seria capaz de gerar a força necessária para isso. A propósito, o Sag A * é estimado em cerca de 4 e 4,5 bilhões Massas solares.

Observações mais recentes descobriram que os buracos negros de massa média (MMBHs) - que têm cerca de uma dúzia de vezes a massa do nosso Sol - podem fazer o truque também. Nesses casos, as estrelas podem ter sido ejetadas como resultado de uma estrela em um par binário se tornar supernova e empurrar a outra estrela para fora da galáxia.

Mas é aqui que as coisas ficam realmente interessantes. De acordo com algumas observações e estudos teóricos, algumas coisas realmente interessantes estão sendo lançadas de nossa galáxia (e outras) também.

Planetas, estrelas e buracos negros!

Para recapitular, os planetas são expulsos das galáxias com relativa frequência e estrelas com hipervelocidade também são comuns. Mas e quanto a sistemas inteiros, onde as estrelas e os planetas que orbitam são expulsos das galáxias?

De acordo com pesquisadores do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) e do Institute for Theory and Computation (ITC), é inteiramente possível que estrelas ejetadas de nossa galáxia possam carregar seus sistemas planetários.

Isso significa que sistemas estelares inteiros podem estar viajando de uma galáxia para outra em uma porção da velocidade da luz. Ainda mais intrigante é a possibilidade de que alguns desses planetas possam ser habitados, e que as estrelas que orbitam eventualmente alcançarão outra galáxia.

A este respeito, estrelas de hipervelocidade podem ser uma forma pela qual a vida se espalha por todo o Universo. Além do mais, os mesmos pesquisadores indicaram que poderiam haver trilhões dessas estrelas no Universo lá fora, apenas esperando para serem estudadas.

Conforme o Professor Abraham Loeb, um dos autores da pesquisa indicou:

“Planetas fortemente ligados podem se juntar às estrelas para o passeio. As estrelas mais rápidas atravessam bilhões de anos-luz pelo universo, oferecendo uma viagem cósmica emocionante para civilizações extraterrestres. No passado, os astrônomos consideraram a possibilidade de transferir vida entre planetas dentro do sistema solar e talvez através de nossa galáxia Via Láctea. Mas essa população de estrelas recém-prevista pode transportar vida entre galáxias por todo o universo. ”

Parece muito estranho, hein? Bem, fica ainda mais estranho do que isso! A próxima possibilidade é tão profunda que merece sua própria linha:

Buracos negros supermassivos!

Você leu certo. De acordo com pesquisas recentes, as interações de maré causadas pela colisão de galáxias podem ser tão intensas que até mesmo Buracos Negros Supermassivos (SMBHs) podem ser ejetados das galáxias e ficarem desonestos - sendo assim, Buracos Negros Supermassivos desonestos (rSMBHs).

Em 2018, astrônomos do Observatório Nacional de Radioastronomia (NRAO) detectaram o que acreditavam ser um rSMBH viajando para longe de sua galáxia. Usando dados do Observatório de raios-X Chandra da NASA e outros telescópios, a equipe o avistou no espaço intergalático sobre 3,9 bilhões de anos-luz da Terra.

Dada a massa do objeto (160 milhões vezes a massa do nosso Sol), bem como sua assinatura de raio-X brilhante, a equipe determinou que deve ser um SMBH ou SMBHs duplo. Eles também teorizaram que era provável que tenha feito parte de uma galáxia elíptica em algum momento.

Uma vez que este objeto tinha 80 vezes a massa de Sag A *, a galáxia que o continha deveria ser muito massiva. Além do mais, a força gravitacional responsável por chutá-lo deve ter sido realmente enorme!

Tudo isso acrescenta peso à teoria de que o objeto foi ejetado como resultado da fusão de duas galáxias particularmente massivas. Só podemos imaginar as forças astronômicas (sem trocadilhos) envolvidas. E o pensamento de algo tão maciço e poderoso voando pelo espaço ... vamos apenas ser gratos por não estarmos em seu caminho!

Algum dia...

O que tudo isso significa para a exploração espacial? Bem, algum dia poderemos estudar em detalhes estrelas e planetas extragalácticos, da mesma forma que esperamos estudar em detalhes os planetas extra-solares. Quem sabe o que podemos encontrar?

Além disso, podemos aprender algum dia que a vida como a conhecemos (ou os ingredientes necessários) veio de outra galáxia. Na verdade, podemos ter parentes distantes vivendo em uma galáxia a bilhões de anos-luz de distância que estão olhando para as estrelas e se perguntando se há vida inteligente além de seu mundo.

Quanto às estrelas de hipervelocidade que estão lá agora (e têm planetas habitados em sua órbita), só podemos imaginar como deve ser para criaturas inteligentes olhando para o céu noturno. Supondo que eles mantivessem registros detalhados, eles perceberiam que o céu estava mudando por longos períodos de tempo.

Em um hemisfério, as estrelas pareceriam avermelhadas, pois estariam se distanciando cada vez mais. No outro, eles apareceriam em azul (blueshift) por estarem se aproximando. Eventualmente, as pessoas em um hemisfério teriam uma visão clara da galáxia que deixaram, enquanto as pessoas no outro perceberiam que a galáxia em seu céu estava lentamente ficando maior.

E, como o professor Loeb explicou, se algum ramo da humanidade ainda estiver em torno de 4,5 bilhões de anos agora, eles podem acabar pegando uma carona em um planeta que orbita uma estrela de hipervelocidade:

"No passado, os astrônomos consideravam a possibilidade de transferir vida entre planetas dentro do sistema solar e talvez através de nossa galáxia, a Via Láctea. Mas essa população de estrelas recém-prevista pode transportar vida entre galáxias em todo o universo. Nossos descendentes podem contemplar a abordagem sistema planetário, uma vez que a Via Láctea se fundirá com sua galáxia irmã, Andrômeda, em alguns bilhões de anos. "

Se há algo que o estudo do Universo nos ensinou, é movido por algumas forças verdadeiramente titânicas. Portanto, não é nenhuma surpresa que, ocasionalmente, planetas, estrelas e até mesmo buracos negros possam ser jogados como bolas de bilhar!

E, no entanto, não podemos deixar de ficar maravilhados!

  • NASA - Messier 31 (A Galáxia de Andrômeda)
  • ESA - Gaia vê estrelas voando entre galáxias
  • NASA - Estrela hiper-rápida foi arrancada da Via Láctea
  • NASA - Por que algumas fusões galácticas levam à destruição?
  • CfA - Estrelas de hipervelocidade: exilados velozes da Via Láctea
  • NASA - Hubble revela fogos de artifício estelares que acompanham colisão de galáxias
  • MNRAS - "A colisão entre a Via Láctea e Andrômeda" por T.J. Cox e Avi Loeb
  • Universo hoje - quando nossa galáxia se quebra em Andrômeda, o que acontece com nosso sol?


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