Quanto pesa a Via Láctea?


Impressão artística da Via Láctea e seus aglomerados globulares
Nasa/ESA/Hubble
Saber o quanto você pesa é fácil, basta você se dirigir a um instrumento conhecido popularmente de balança e ler a leitura após subir nela. Difícil é controlar o peso.
Mas como se pode pesar uma galáxia, ainda mais uma galáxia em que estamos dentro?
Bom, em primeiro lugar ninguém de fato pesa uma galáxia. Peso é uma força, que depende da massa e de uma aceleração. No caso da força peso, a aceleração envolvida é a aceleração da gravidade terrestre, que varia de localidade para localidade, mas de forma tão sutil que é imperceptível para os nossos padrões. Normalmente, assumimos o valor aproximado de 10 metros por segundo a cada segundo (ou simplesmente metro por segundo ao quadrado) numa unidade que reflete a taxa de variação da velocidade de uma queda livre a cada segundo transcorrido.
Então de fato o que estamos medindo é a massa, tanto é que nos referimos ao peso (uma força, portanto com unidades de força) como quilogramas (que é unidade de massa). Como a gravidade pode ser assumida constante, qualquer variação na massa, reflete diretamente na variação do peso. Medimos nossa massa através da força peso.
Agora o problema se agrava, não? Além de estarmos dentro da Via Láctea, quem fará o papel da aceleração da gravidade? Bom, a própria força de gravidade da galáxia!
A solução para esse problema é bem mais sutil do que se pesar numa balança, mas guarda muita semelhança. A força gravitacional da Via Láctea é a composição de tudo o que ela contém de matéria e como ela está espalhada, temos de considerar esse fato na hora de fazer as contas. Além disso, não podemos esquecer que em largas escalas de tamanho, a matéria escura tem um papel fundamental.
Um jeito bastante inteligente de fazer a medida da massa de uma galáxia é observar sua dinâmica, por exemplo através das medidas de sua velocidade rotação. Como ela depende da quantidade de matéria que existe na própria galáxia, um pouco de física newtoniana pode trazer bons resultados. Aliás, foi assim que se descobriu a matéria escura em aglomerados de galáxias e na própria Via Láctea.
Entre outras coisas, a missão Gaia tem medido a velocidade de cada estrela que consegue observar e isso já dá uma boa perspectiva a respeito da massa da Via Láctea. Só que como essas estrelas estão no plano da própria galáxia, os resultados acabam não sendo tão precisos. Para melhorar as medidas, entrou o Hubble com observações de aglomerados globulares.
Os aglomerados globulares são verdadeiros enxames de estrelas frias que orbitam a Via Láctea, vários deles indo bem além do plano galáctico, por exemplo 130 mil anos luz para um dos aglomerados observados pelo Hubble. Seus movimentos são governados pela força gravitacional, mas por terem órbitas bem alongadas, os aglomerados globulares são mais sensíveis aos efeitos do halo de matéria escura da galáxia.
Satélite Gaia
ESA
Juntando Hubble para estrelas distantes e Gaia com estrelas próximas, a massa da Via Láctea é de 1,5 trilhões de massas solares! Estimativas anteriores, com métodos muito parecidos, mas com muito menos estrelas, colocavam a massa da nossa galáxia entre 0,5 e 3 trilhões de massas solares.
E como isso se compara com as outras galáxias? Bem a Via Láctea nunca foi conhecida por pertencer a um extremo, ou seja não é uma galáxia com muita massa, tampouco uma galáxia com pouca massa. Certamente tem muito mais que as outras galáxias do grupo local, pois a única que rivaliza com nossa galáxia é Andrômeda. Nossa vizinha tem entre 0,8 e 1,5 trilhões de massas solares, o que significa que apenas no limite superior das estimativas é que Andrômeda consegue empatar conosco. A menos que os estudos sejam revisados, o que deve acontecer nos próximos anos com a melhoria nos instrumentos, a Via Láctea se torna a galáxia dominante do Grupo Local de galáxias!
Com base também nessas medidas, o time de astrônomos liderado por Laura Watkins do Observatório Europeu do Sul, conseguiu estimar o raio da nossa galáxia. No estudo que está sendo publicado na revista “Astrophysical Journal” a estimativa é que a Via Láctea tenha um raio de 129 mil anos luz, contados a partir do seu centro, um pouco maior que Andrômeda, que tem 110 mil anos luz.