Andrómeda – De nebulosa para galáxia

A palavra galáxia deriva da palavra grega galaxias que significa galáxia leitosa, que era o antigo termo grego para a Via Láctea que indistinta faixa de estrelas visíveis através do céu noturno em áreas que não sofrem de muita poluição luminosa. Hoje galáxia é usada como o termo geral para os grupos muito grandes de estrelas espalhadas pelo universo. As estimativas atuais do número total de galáxias variam de 2×1011 a 2×1012 ou até mais. Confrontados com estes números vastos, é muitas vezes fácil esquecer que há menos de cem anos atrás ainda pensávamos que a nossa galáxia, a Via Láctea Galáxia, era o Universo inteiro. Isto mudou em 1 de Janeiro de 1925 quando H.N. Russell leu um artigo de Edwin Hubble para a Associação Americana para o Progresso da Ciência, que estabeleceu que as nebulosas em espiral eram, de facto, galáxias separadas. O caminho através da história da astronomia até aquela época definidora do papel em 1925 remonta a quase mil anos atrás e no que se segue vou esboçar brevemente algumas das estações importantes, quase todas as quais dizem respeito ao nosso vizinho galáctico mais próximo Andrómeda, ao longo daquele caminho.

A palavra nebulosa vem do latim e significa uma nuvem, névoa, nevoeiro, fumaça, vapor, exalação, como você pode ver a definição é bastante nebulosa. Em astronomia, ela pode ser rastreada até Ptolemaeus’ Mathēmatikē Syntaxis ou como é mais comumente conhecido The Almagest. Neste trabalho fundador da astronomia ocidental Ptolemaeus lista um total de seis nebulosas astronômicas sem lhes dar muita atenção. Todas as nebulosas de Ptolemaeus estavam, de facto, indistintas, demasiado distantes para serem resolvidas a olho nu. A primeira nebulosa de tal modo falada verdadeira, a nebulosa Andrómeda, foi registrada pelo astrônomo persa Abd al-Rahman al-Sufi, geralmente referida apenas como Al Sufi, em seu Livro de Estrelas Fixas (árabe: kitab suwar al-kawakib) por volta de 964 d.C. Ele descreve e ilustra a nebulosa de Andrómeda como uma pequena nuvem diante da boca da constelação árabe Fish.

Antes das suas outras observações telescópicas iniciais Galileo mostrou que as nebulosas Ptolemaic resolveram em muitas estrelas invisíveis quando vistas através do telescópio. Em 1612, no entanto, foi o rival telescópico de Galileu, Simon Marius, que primeiro virou o seu telescópio na nebulosa Andrómeda e viu que não se resolveu em estrelas quando visto através das suas lentes telescópicas. No seu Mundus Iovialis (1614), Marius descreveu o que viu da seguinte forma:

entre eles o primeiro é que com o óculo espião, a partir de 15 de Dezembro de 1612 descobri e observei uma estrela fixa com uma certa forma maravilhosa que não consigo encontrar em todo o céu. Está perto da terceira e mais setentrional da cintura de Andrómeda. Sem o instrumento o mesmo é visto como uma espécie de pequena nuvem; e com o instrumento não se vêem estrelas distintas como na estrela nebular em Câncer e outras estrelas nebulares, mas sim apenas raios brancos, que quanto mais perto do centro, mais brilhantes saem; no centro há uma luz baça e pálida; e o seu diâmetro é de cerca de um quarto de grau. Mais ou menos o mesmo brilho aparece quando uma vela brilhante é observada através de uma lanterna clara de uma longa distância.

A pesquisa sobre as nebulosas atingiu a maioridade primeiro no século XVIII com o trabalho do caçador de cometa francês Charles Messier (1730-1817). A fim de facilitar aos caçadores de cometa a distinção de potenciais avistamentos de cometa de outros objetos indistintos e nebulosos no céu noturno, Messier começou a compilar um catálogo das posições e aparência de todos esses objetos que ele detectou durante as suas vigílias noturnas. Seu trabalho, cuja versão final foi publicada em 1781 e agora é conhecido como Catálogo Messier, contém uma lista de 110 objetos Messier, em seu tempo nebulosas e aglomerados de estrelas. Os objetos de Messier são agora conhecidos como 39 galáxias, 5 nebulosas planetárias, 7 outros tipos de nebulosas e 55 aglomerados estelares. A nebulosa Andrómeda, a descoberta da qual Messier, ignorante do livro de Al Sufi, falsamente atribui a Marius, é o objeto Messier M31.

Embora o catálogo de Messier tenha sido compilado para ajudar os caçadores de cometas a diferenciar potenciais cometas de outros objetos celestes fracos, ele é geralmente considerado como um exemplo precoce da chamada astronomia do céu profundo; isto é, o estudo de objetos bem fora do sistema solar. O homem que primeiro praticou astronomia do céu profundo sistematicamente foi William Herschel, que junto com sua irmã Caroline, mapeou metodicamente o quadrante dos céus para registro do quadrante com seu telescópio de 20 pés que refletia todos os objetos não celestes que ele podia encontrar. Caroline e ele gravaram 2400 nebulosas em três catálogos.

Classificaram os objetos que registraram em oito classes: (I) nebulosas brilhantes, (II) nebulosas fracas, (III) nebulosas muito fracas, (IV) nebulosas planetárias, (V) nebulosas muito grandes, (VI) aglomerados de estrelas muito comprimidos e ricos, (VII) aglomerados comprimidos de estrelas pequenas e grandes e (VIII) aglomerados de estrelas grosseiramente dispersos. Estendido por seu filho e mais tarde John Dreyer, o catálogo de Herschel tornou-se o Novo Catálogo Geral (NGC) de 7840 objetos do céu profundo em 1888. A numeração NGC ainda é usada para a maioria dos objetos neles gravados. Em 1785 Herschel observou uma leve tonalidade avermelhada na região central de Andrómeda. Ele acreditava que Andrómeda era o mais próximo de toda a grande nebulosa.

Em 1750 o astrônomo inglês Thomas Wright (1711-1786) publicou sua Teoria Original sobre a Nova Hipótese do Universo na qual ele foi o primeiro a descrever corretamente a forma da Via Láctea Galáxia. Ele também especulou que as fracas nebulosas onde de fato galáxias distantes. Entretanto, seus pensamentos muito perceptivos permaneceram especulações que ele foi incapaz de verificar.

Interessantemente suas especulações foram retomadas pelo filósofo alemão Immanuel Kant (1724-1804) e desenvolvidas em sua publicação anônima Allgemeine Naturgeschichte und Theorie des Himmels (História Natural Universal e Teoria do Céu) (1755). Na época, nem as teorias de Wright nem as de Kant receberam muita credibilidade, mas com retrospectiva ambas foram elogiadas pela sua perceptividade.

Em 1850, William Parsons, usando o maior telescópio refletor construído no século XIX, o Leviatã de Parsonstown, foi capaz de identificar pela primeira vez a estrutura espiral da nebulosa de Andrómeda. Esta foi apenas uma de uma série de nebulosas espirais, na realidade galáxias, que ele foi capaz de identificar.

Em 1864 William Huggins, um pioneiro em espectroscopia estelar, notou que o espectro de Andrómeda difere do de uma nebulosa gasosa. O espectro, como observado por Huggins, tinha as mesmas características que o espectro de estrelas individuais levando-o a concluir que Andrômeda era de fato estelar na natureza.

Já percorremos um longo caminho desde o primeiro registro do Al Sufi de uma pequena nuvem. Em 1887, Isaac Roberts, que pensava que a nebulosa espiral era um sistema solar em processo de formação, tirou a primeira fotografia de Andromeda.

Em 1912 o astrônomo americano, Vesto Slipher, mediu a velocidade de rotação de Andrómeda usando espectroscopia a 300 km por segundo a maior velocidade ainda medida.

Em 1917 Heber Curtis observou uma nova em Andromeda e descobriu mais onze no registro fotográfico. Estas foram em média dez magnitudes mais fracas do que outras observadas nos céus. Com base nestes dados ele estimou que Andrómeda estava a 500.000 anos-luz de distância. Curtis propôs agora a hipótese dos universos da ilha, ou seja, as nebulosas espirais são na verdade galáxias independentes.

Em 26 de Abril de 1920 Heber Curtis e Harlow Shapley realizaram o chamado grande debate no Museu Smithsonian de História Natural sobre a natureza das nebulosas em espiral. Curtis argumentou que eles eram galáxias independentes distantes, Shapley que eles eram muito menores e muito próximos e, portanto, dentro da galáxia Via Láctea, que era o universo inteiro. Este debate levantou a questão para a questão prioritária em astronomia.

Em 1922 Ernst Öpik mediu a distância de Andrómeda usando a velocidade das estrelas. Sua estimativa era de 1.500,00 anos-luz.

Como eu disse no parágrafo de abertura Edwin Hubble finalmente resolveu a questão quando ele mediu a distância de Andrómeda usando estrelas variáveis do Cepheid e provou conclusivamente que Andrómeda não era uma nebulosa dentro da Via Láctea, mas uma galáxia separada. Com este resultado nasceu a era da astronomia galáctica.

De interesse o método de determinação de distâncias usando Cepheids foi desenvolvido por Henrietta Swan Leavitt, um dos computadores de Harvard, investigando milhares de estrelas variáveis nas Nuvens de Magalhães em 1908; ela publicou seus resultados em 1912.

A história da viagem histórica de Andrómeda da nebulosa de Al Sufi à galáxia de Curtis ilustra muito bem como o conhecimento científico cresce ao longo do tempo com gerações de pesquisadores com interesses e motivações diferentes contribuindo direta e indiretamente para esse crescimento.

Pós emendado 11 de Janeiro de 2018