A Via Láctea é uma galáxia espiral barrada com um diâmetro isofotal D25 estimado em 26,8 ± 1,1 quiloparsec (87.400 ± 3.600 anos-luz) – e ainda assim tem apenas cerca de 1.000 anos-luz de espessura nos braços espirais. Achatar um disco tão largo até essa espessura e as proporções ficam rapidamente estranhas: a galáxia em que vivemos é muito mais semelhante a uma folha do que a uma esfera.
Contém um estimado de 100-400 bilhões de estrelas e pelo menos tantos planetas, todos em órbita ao redor de um centro comum que astrônomos só conseguiram fotografar diretamente em 2022. Entre o disco visível e a matéria invisível ao seu redor, a Via Láctea é mais estranha e maior do que a faixa de luz calma que parece ser de um quintal escuro.
Onde Realmente Nos Sentamos
O Sistema Solar está localizado a um raio de aproximadamente 27.000 anos-luz (8,3 kpc) do Centro Galáctico, na borda interna do Braço de Orion, uma das concentrações em forma de espiral de gás e poeira que se sinuam através do disco. Isso nos coloca bem longe do centro apinhado e antes da borda verdadeira – um endereço bastante ordinário em uma galáxia de centenas de bilhões de estrelas.
Longe do bojo central ou borda externa, a velocidade orbital típica de uma estrela é entre 200 e 220 km/s. Cada estrela nessa zona do meio, incluindo o Sol, orbita o Centro Galáctico nesse ritmo aproximadamente, todas presas na mesma órbita longa e silenciosa.
Um Buraco Negro Que Finalmente Fotografamos
As estrelas nos 10.000 anos-luz mais internos da Via Láctea formam um bojo e uma ou mais barras que irradiam do bojo, e bem no centro desse bojo senta algo mais estranho do que estrelas. A concentração de massa lá é melhor explicada como um buraco negro supermassivo (SMBH) com uma massa estimada de 4,1 a 4,5 milhões de vezes a massa do Sol – um objeto que astrônomos deduziram do movimento de estrelas próximas décadas antes de vê-lo diretamente.
Isso mudou em 12 de maio de 2022, quando a primeira imagem de Sagitário A* foi lançada pela Event Horizon Telescope Collaboration. É a segunda imagem confirmada de um buraco negro já produzida, após o buraco negro supermassivo de Messier 87 em 2019 – o que significa que a humanidade agora imageou diretamente exatamente dois buracos negros, e um deles é o que está no centro de nossa própria galáxia.
As estrelas passam notavelmente perto dele. A partir de 2020, a estrela S4714 é a detentora do recorde de maior aproximação a Sagitário A*, em aproximadamente 12,6 AU (1,88 bilhões de km) – quase tão perto quanto Saturno se aproxima do Sol – enquanto viaja a aproximadamente 8% da velocidade da luz. Uma estrela que oscila tão perto de um buraco negro supermassivo, a uma fração significativa da velocidade da luz, é o tipo de física extrema que só acontece no núcleo de uma galáxia.
Dois Braços, Não Quatro
Por décadas, as ilustrações da Via Láctea mostravam quatro braços espirais principais. Pesquisas infravermelhas complicaram esse quadro: esta evidência sugere que a Via Láctea possui apenas dois braços estelares principais, o Braço de Perseu e o Braço de Escorpião-Centauro, com os outros reduzidos a estruturas menores. O Braço de Escorpião-Centauro ainda se destaca claramente nos dados – contém aproximadamente 30% mais gigantes vermelhos do que seria esperado na ausência de um braço espiral, uma assinatura de densidade que a luz visível sozinha não revela tão claramente.
A barra no centro da galáxia seguiu seu próprio caminho para o reconhecimento. Astrônomos inicialmente conjecturaram na década de 1960 que a Via Láctea é uma galáxia espiral barrada em vez de uma galáxia espiral ordinária, mas levou décadas para confirmar. Essas conjecturas foram confirmadas por observações do Telescópio Espacial Spitzer em 2005, que mostraram a barra central da Via Láctea ser maior do que se pensava anteriormente – uma característica escondida à vista de todos, obscurecida pela mesma poeira que oculta tanto do centro galáctico dos telescópios de luz visível.
Um Halo Antigo e Girando Lentamente
Além do disco, a Via Láctea carrega um halo de estrelas muito mais antigas atrás de si. No halo estelar, as estrelas tendem a ser antigas, com a maioria com mais de 12 bilhões de anos, e se movem muito diferentemente das estrelas do disco: as estrelas do halo têm uma dispersão de velocidade radial observada de cerca de 200 quilômetros por segundo, mas uma baixa velocidade de rotação média de cerca de 50 km/s. As estrelas do disco orbitam juntas em um fluxo rápido e ordenado; as estrelas do halo derivam em um enxame lento e disperso que mal se organizou em mais de 12 bilhões de anos.
Simulações recentes sugerem que uma área de matéria escura ao redor da Via Láctea, também contendo algumas estrelas visíveis, pode estender-se até um diâmetro de quase 2 milhões de anos-luz (613 kpc). Contando apenas o que brilha, a Via Láctea tem cerca de 87.400 anos-luz de largura; contando o que sua gravidade realmente controla, pode estender-se quase 2 milhões de anos-luz. Usando esse limite mais amplo de 200 kpc para definir a galáxia, a Via Láctea é aproximadamente 0,88 trilhões de vezes a massa do Sol no total (8,8×10^11 massas solares) – a maioria absoluta invisível.
Um Satélite Que Ondulou a Galáxia
A Via Láctea não está sozinha nem mesmo dentro de seu próprio alcance gravitacional. A Galáxia Esferoidal Anã de Sagitário, um satélite da Via Láctea, tem aproximadamente 10.000 anos-luz de diâmetro e está atualmente a cerca de 80.380 anos-luz da Terra, viajando em uma órbita polar a uma distância de cerca de 50.000 anos-luz do núcleo da Via Láctea. É uma pequena companheira, se movendo sobre os pólos da galáxia em vez de através de seu disco.
Por mais pequeno que seja, este satélite deixou sua marca em toda a galáxia. Em 2018, o projeto Gaia da Agência Espacial Europeia mostrou que a Galáxia Esferoidal Anã de Sagitário havia causado perturbações em um conjunto de estrelas perto do núcleo da Via Láctea, causando movimentos ondulatórios inesperados de estrelas, desencadeados quando se moveu pela Via Láctea entre 300 e 900 milhões de anos atrás. Uma galáxia anã uma fração do tamanho da Via Láctea chegou perto o suficiente, centenas de milhões de anos atrás, para ondular estrelas perto do nosso próprio núcleo galáctico – e a ondulação ainda era detectável quando Gaia procurou por ela.
Cada Estrela, Mapeada Duas Vezes
O escopo do que os astrônomos agora sabem sobre a Via Láctea deve muito a uma única nave espacial. A missão Gaia expandiu o número de estrelas observadas na Via Láctea de cerca de 2 milhões nos anos 1990 para 2 bilhões – um salto de mil vezes em uma geração de astronomia, e ainda apenas uma pequena fração dos 100-400 bilhões de estrelas que se acredita que a galáxia contenha.
Uma Colisão Lenta Já em Andamento
O futuro de longo prazo da Via Láctea já está escrito no movimento de seus vizinhos. A colisão Andrômeda-Via Láctea é uma colisão galática que pode ocorrer em cerca de 4,5 bilhões de anos entre as duas maiores galáxias do Grupo Local, e a Galáxia de Andrômeda está se aproximando da Via Láctea a cerca de 110 quilômetros por segundo, conforme indicado pelo desvio para o azul.
Quando acontecer, as duas galáxias passarão uma pela outra com surpreendentemente pouco contato direto. A Galáxia de Andrômeda contém cerca de 1 trilhão (10^12) de estrelas e a Via Láctea cerca de 300 bilhões (3×10^11), e ainda assim a chance de duas estrelas colidirem é negligenciável devido às enormes distâncias entre as estrelas. Duas galáxias dessa escala passarão uma pela outra, e o verdadeiro drama da fusão se desenrolará quase totalmente em espaço vazio.