Calea Lactee și galaxiile: unde ne aflăm în Univers

Ne aflăm într-o galaxie numită Calea Lactee, o structură uriașă în formă de disc spiral, cu sute de miliarde de stele, gaz, praf și o cantitate și mai mare de materie invizibilă. Soarele este o stea obișnuită, situată nu în centru, ci într-unul dintre brațele spirale, la aproximativ 26.000 de ani-lumină de miezul galaxiei. Banda lăptoasă pe care o vezi vara pe cerul întunecat este chiar discul galaxiei noastre, privit din interior.

O galaxie este un sistem imens de stele, rămășițe stelare, gaz, praf și materie întunecată, ținut laolaltă de gravitație. Cuvântul vine din grecescul gala, adică lapte, tocmai de la aspectul Căii Lactee. În Univers există un număr uriaș de galaxii, de la pitice cu câteva milioane de stele la giganți cu mii de miliarde. Mai jos afli cum arată galaxia noastră, cum am descoperit că există și altele, ce tipuri există și cum vezi totul cu ochii tăi.

Cum arată Calea Lactee

Calea Lactee este o galaxie spirală barată: are în centru o bară alungită de stele, din capetele căreia pornesc brațe spirale care se înfășoară în jurul ei. Privită din lateral, ar arăta ca un disc subțire cu o umflătură în mijloc; privită de sus, ca un vârtej luminos.

Componentele galaxiei

Numărul stelelor din Calea Lactee nu este cunoscut exact; estimările curente se situează de obicei între 100 și 400 de miliarde. Diferența mare vine din faptul că stelele mici, slabe, care sunt cele mai numeroase, sunt greu de numărat.

Gaura neagră din centru

În centrul galaxiei, ascuns de nori groși de praf, se află Sagittarius A\*, o gaură neagră supermasivă de aproximativ 4 milioane de mase solare. Existența ei a fost demonstrată prin urmărirea stelelor care o orbitează rapid, cum explicăm în Găurile negre: ce sunt și cum le detectează astronomii.

Unde se află Soarele în galaxie

Soarele se află în discul galaxiei, într-o regiune relativ liniștită a Brațului Orion, la aproximativ 26.000 de ani-lumină de centru, adică cam la jumătatea distanței dintre centru și marginea vizibilă a discului.

Ca toate stelele din disc, Soarele se rotește în jurul centrului galactic. Viteza lui este de peste 200 km/s, iar o orbită completă durează, după estimări, între 220 și 250 de milioane de ani. Această perioadă se numește uneori an galactic. De la formarea lui, acum aproximativ 4,6 miliarde de ani, Soarele a făcut aproximativ 20 de ture în jurul galaxiei.

Important: Faptul că trăim în interiorul discului explică de ce Calea Lactee apare ca o bandă care înconjoară tot cerul. Privim de-a lungul discului, unde se suprapun nenumărate stele, și vedem puține stele când privim perpendicular pe el.

Cât de mare este galaxia, pe înțeles

Dacă Sistemul Solar, până la orbita lui Neptun, ar fi cât o monedă de aproximativ 2,5 cm, Calea Lactee ar avea un diametru de circa 2.500 de kilometri, de câteva ori lățimea României. Lumina, care parcurge distanța Pământ–Soare în aproximativ 8 minute, are nevoie de circa 100.000 de ani ca să traverseze discul galaxiei de la un capăt la altul. Despre distanțele din interiorul Sistemului Solar citește Sistemul Solar: planetele, lunile și distanțele explicate.

Cum am descoperit că există și alte galaxii

Până acum aproximativ un secol, mulți astronomi credeau că întregul Univers se reduce la Calea Lactee. Descoperirea altor galaxii a fost una dintre marile răsturnări ale științei moderne.

1. Galileo Galilei, în 1610, a îndreptat o lunetă spre Calea Lactee și a văzut că banda lăptoasă este formată din nenumărate stele individuale.
2. Filosofi și astronomi din secolul XVIII, între ei Immanuel Kant, au propus că unele „nebuloase” spiralate ar putea fi „universuri-insulă”, adică sisteme de stele asemănătoare cu al nostru.
3. Henrietta Swan Leavitt a descoperit, la începutul secolului XX, că anumite stele variabile, numite cefeide, au o legătură precisă între perioada pulsațiilor și strălucirea lor reală. Astfel pot fi folosite ca „rigle” pentru distanțe.
4. În 1920 a avut loc așa-numita Mare Dezbatere între astronomii Harlow Shapley și Heber Curtis, despre natura nebuloaselor spirale.
5. Edwin Hubble a identificat, la mijlocul anilor 1920, cefeide în nebuloasa Andromeda și a calculat că se află mult în afara Căii Lactee. Andromeda era, de fapt, o altă galaxie.

Câțiva ani mai târziu, Hubble și alți astronomi au arătat că galaxiile se îndepărtează unele de altele, cu atât mai repede cu cât sunt mai departe, observație care stă la baza teoriei explicate în Big Bang: ce spune teoria despre originea Universului.

Tipurile de galaxii

Galaxiile au forme foarte diferite, iar Edwin Hubble a propus o clasificare care se folosește, în variante îmbunătățite, și astăzi. Desenul ei seamănă cu un diapazon, de aceea se numește adesea diapazonul lui Hubble.

Forma unei galaxii nu este fixă. Ciocnirile și contopirile dintre galaxii, frecvente la scara de miliarde de ani, pot transforma două spirale într-o galaxie eliptică mare.

Vecinii noștri: Grupul Local

Calea Lactee face parte dintr-un mic grup de galaxii legate gravitațional, numit Grupul Local, care cuprinde câteva zeci de membri, majoritatea galaxii pitice. Doi membri sunt mari spirale: Calea Lactee și Andromeda.

• Galaxia Andromeda (M31) se află la aproximativ 2,5 milioane de ani-lumină și este cea mai mare galaxie a grupului. Lumina pe care o vezi venind de la ea a plecat înainte de apariția speciei umane moderne.
• Galaxia Triunghiului (M33) este a treia spirală ca mărime, vizibilă doar din locuri foarte întunecate, cu un binoclu.
• Norii lui Magellan, Marele Nor și Micul Nor, sunt galaxii-satelit ale Căii Lactee, vizibile cu ochiul liber doar din emisfera sudică.
• Zeci de galaxii pitice orbitează în jurul Căii Lactee și al Andromedei; unele sunt destrămate treptat de forțele gravitaționale ale galaxiilor mari.

Ciocnirea cu Andromeda

Andromeda se apropie de noi cu o viteză de peste 100 km/s. Calculele arată că cele două galaxii ar putea trece foarte aproape una de alta sau chiar s-ar putea contopi peste câteva miliarde de ani; estimările mai noi indică faptul că momentul și chiar certitudinea ciocnirii sunt încă incerte. Chiar dacă ciocnirea are loc, stelele individuale aproape că nu s-ar atinge, pentru că distanțele dintre ele sunt uriașe. Gravitația, forța care conduce toate aceste mișcări, este explicată în Gravitația: de ce cad obiectele și cum se mișcă planetele.

Dincolo de Grupul Local

Grupul Local este o mică parte dintr-o structură mai mare: galaxiile se adună în roiuri, roiurile în superroiuri, iar acestea formează un fel de rețea cosmică, cu filamente lungi și goluri imense între ele. Cel mai apropiat roi mare este Roiul Fecioarei, cu peste o mie de galaxii.

Materia întunecată: ce ține galaxiile laolaltă

Stelele din marginea galaxiilor spirale se rotesc mult mai repede decât ar fi posibil dacă singura materie ar fi cea vizibilă. Aceasta este una dintre cele mai solide dovezi pentru existența materiei întunecate, o formă de materie care nu emite și nu absoarbe lumină, dar exercită atracție gravitațională.

Astronoma americană Vera Rubin a măsurat sistematic, în anii 1970, vitezele de rotație ale galaxiilor și a arătat că acestea rămân mari până departe de centru. Alte dovezi vin din mișcarea galaxiilor în roiuri și din devierea luminii de către roiuri masive. Ce anume este materia întunecată rămâne una dintre marile întrebări deschise ale fizicii: nu este formată din stele, planete sau gaz obișnuit, iar particulele care ar putea-o alcătui nu au fost încă detectate direct.

Cum vezi Calea Lactee din România

Calea Lactee se vede cel mai bine vara și la începutul toamnei, din locuri fără poluare luminoasă, în nopțile fără Lună. Din orașele mari este practic invizibilă.

1. Alege o noapte din jurul lunii noi, cu cer limpede, fără ceață.
2. Mergi departe de lumini: zonele montane, satele izolate sau Delta Dunării oferă cer bun.
3. Lasă ochii să se adapteze cel puțin 20–30 de minute.
4. Privește spre sud seara, vara: acolo, deasupra constelațiilor Scorpionul și Săgetătorul, banda este cea mai luminoasă, pentru că privești spre centrul galaxiei.
5. Urmărește banda în sus, prin Lebădă, unde se vede o despicătură întunecată formată de nori de praf interstelar, numită uneori Marea Despicătură.
6. Toamna, caută galaxia Andromeda: o pată ovală, slabă, lângă constelația cu același nume.

Iarna, Calea Lactee trece prin Vizitiul, Gemenii și Orion, dar este mai slabă, pentru că atunci privim spre marginea exterioară a galaxiei. Cum găsești constelațiile pomenite afli din Constelațiile: cum le recunoști pe cerul nopții.

Sfat: Pentru prima fotografie a Căii Lactee, folosește un obiectiv cu unghi larg, un trepied și expuneri de 15–25 de secunde la ISO ridicat. Un prim-plan cu un copac sau o creastă de munte face imaginea mult mai vie decât cerul singur.

Dacă abia începi să observi cerul, pornește de la ghidul de astronomie pentru începători. Iar dacă vrei să știi din ce sunt făcute stelele care formează banda lăptoasă, citește Stelele: cum se nasc, cum strălucesc și cum se sting.

Pe scurt, de reținut

Calea Lactee este galaxia noastră: o spirală barată cu sute de miliarde de stele, în care Soarele ocupă un loc obișnuit, într-un braț secundar, la aproximativ 26.000 de ani-lumină de centru. Abia de un secol știm că este doar una dintre nenumăratele galaxii ale Universului, iar observațiile asupra rotației galaxiilor au arătat că cea mai mare parte a masei lor este invizibilă.

De reținut:

• Calea Lactee este o galaxie spirală barată, cu un disc de circa 100.000 de ani-lumină;
• Soarele face o tură în jurul centrului galaxiei în aproximativ 220–250 de milioane de ani;
• Andromeda, la circa 2,5 milioane de ani-lumină, este cea mai mare galaxie a Grupului Local;
• Edwin Hubble a demonstrat în anii 1920 că există alte galaxii;
• banda lăptoasă se vede cel mai bine vara, spre Săgetător, dintr-un loc întunecat.